CN108692825A - 一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，属于温度测量领域，包括以下步骤：在旋转件的表面镀制补偿合金；将电感式位移传感器依次与信号处理器、单片机和温度显示装置连接；将电式位移传感器非接触的对准旋转件表面，旋转旋转件，并保证旋转件表面与电式位移传感器之间的相对位置固定，由温度显示装置显示出旋转件当前实际温度值。实现对极端恶劣条件下旋转件非接触温度测量，测量过程不会受到粉尘、水汽、油污等环境条件的影响，不但装置结构简单，而且实时性好，成本低，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及温度测量领域，具体说是一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法。
背景技术
旋转件的温度测量方式通常分为两种：接触式与非接触式。接触式测温是根据两个物体经过长时间接触后达到热平衡温度必然相等的热平衡原理来测温的，多为热电偶法和等离子法，准确性高，并且设备和操作简单，易上手；缺点是感温器件要和被测物直接接触，通常会导致被测物体的热平衡状态被破坏，改变了被测物体的温度场分布，并容易受被测介质的腐蚀作用，相对于非接触式测温而言，其动态响应性能较差，测温惯性大，响应速度慢，因此接触法测温有很大的局限性，在高温物体、高速运动物体、高腐蚀性环境等方面都不易应用。非接触式测温，即可测量温度的物体与被测物体相互不接触，根据物体的热辐射能量或其他相关的物理特性随温度的变化规律，通过对被测物体辐射能量、亮度等信号进行测量来实现温度的测量，主要是辐射测温、光纤测温法、红外测温法和微波衰减法等。非接触式测温方法由于测温元件不与被测物体直接接触，在不破坏被测对象的温度场的同时也能有效的保护测温元件，再者测温元件传热惯性小，所以也可应用在测量温度快速变化而不稳定的场合中，更重要的是，随着感温材料及传感器技术的发展，非接触测温范围会更大，应用环境也会越来越多。但是，在实际应用中，还必须考虑被测物体光谱发射和辐射传递通路中介质对辐射传递的影响等。由于材料的发射率并不是材料的本征参数，它不仅和物体的成份有关，还和工作波长、所处温度及表面状态等诸多因素有关，而且在测量过程中会随时发生变化。特别处在烟雾、粉尘、水汽等极端恶劣条件下，测量精度受到很大的影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，实现对极端恶劣条件下旋转件非接触温度测量，测量过程不会受到粉尘、水汽、油污等环境条件的影响，不但装置结构简单，而且实时性好，成本低，易于推广应用。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在旋转件的表面镀制同厚度、同材质的补偿合金；
步骤二、将电感式位移传感器依次与信号处理器、单片机和温度显示装置连接，在单片机存储温度T与电u的关系曲线数据组；
步骤三、将电式位移传感器非接触的对准旋转件表面，旋转旋转件，并保证旋转件表面与电式位移传感器之间的相对位置固定，由温度显示装置显示出旋转件当前实际温度值。
本发明所述的补偿合金为1J30补偿合金、1J31补偿合金、1J32补偿合金或1J38补偿合金。
本发明采用电镀、真空蒸发或真空溅射将补偿合金镀制至旋转件。
本发明所述的信号处理器由依次连接的放大器和滤波器组成。
本发明有益效果是：
采用补偿合金镀制在旋转件表面的形式，利用测量补偿合金的电压值经转换得到温度值，利用补偿合金测量的方式，不论在何种环境下，对旋转件外表面进行保护，同时，将旋转件与外部环境隔开，选用受环境影响小的补偿合金能准确得到测量结果，同时，该种测量是非接触式测量，再次减小测量件对旋转件的影响，增加测量精度。精减测量构件，由测得的电压与存储温度关系直接得到测量温度。
附图说明
图1为本发明的测温原理框图；
图2为本发明的测温结构示意图；
图3为本发明的实施例1的某型号军用双动力传动系统结构图；
图4为本发明的实施例1的温度测量系统原理图；
图5为本发明的实施例1旋转件温度与电压对应关系图；
图中：1、电感式位移传感器，2、补偿合金。
具体实施方式
下面结合附图给出发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。这里，将给出相应附图对本发明进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本发明，并不用于限制或限定本发明。
如图2所示，一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在旋转件的表面镀制同厚度、同材质的补偿合金；
磁温度补偿合金，是一种在外磁场作用下容易磁化，去除磁场后磁感应强度又基本消失的磁性合金。其磁感应强度将随温度升高强烈(接近线性)下降，磁滞回线面积小而窄，矫顽力一般低于800A/m，电阻率高，涡流损耗小，导磁率高，饱和磁感高。因此，可以通过磁温度补偿合金磁导率及磁感应强度的变化，进而引起电感式位移传感器的电感量变化，从而得到合金的温度，示意图如图1所示。
根据电磁感应原理，传感器电感线圈的自感与待测试件的磁导率有如下关系：
L-传感器电感线圈的自感；N-线圈的匝数；μ-待测试件的磁导率；S-气隙的导磁面积；δ-气隙厚度。当传感器电感线圈的结构和材料、气隙的导磁面积、气隙厚度确定后，自感L是待测试件磁导率μ的函数。
对于磁温度补偿合金旋转试验件，用电感式位移传感器进行测量，旋转件与传感器之间有适当间隙并且相对位置保持固定。磁温度补偿合金的磁导率μ随其温度改变而变化，而电感式传感器线圈的自感量L又与线圈匝数、磁导率、气隙导磁面积、气隙厚度有关，而在线圈匝数、气隙导磁面积、气隙厚度一定的情况下，传感器线圈自感量L值即对应旋转试验件的温度亦即被测点温度值。
旋转件优选截面为正圆形的非磁性材质测量件，这样可以保证表面与电感式位移传感器的距离稳定，也不会影响测量结果。如旋转件为其它结构，可以放置电感式位移传感器的支架上加入距离传感器，再通过加入调整装置，实时调整电感式位移传感器与旋转件表面的距离，保证电感式位移传感器与旋转件表面之间的相对位置不变。
步骤二、将电感式位移传感器依次与信号处理器、单片机和温度显示装置连接，在单片机存储温度T与电u的关系曲线数据组；
温度T与电u的关系曲线数据组由自感量L得到相应的电动势E，再由电动势E计算得到电压U经过数据转换得到，经过在单片机中存储该关系曲线数据组，测量得到电压U时，可自动得到当应的温度值。
其中，该单片机可采用市售常规单片机，例如8位、16位、32位等单片机，能满足烧录功能及信号传输与接收功能即可。
步骤三、将电式位移传感器非接触的对准旋转件表面，旋转旋转件，并保证旋转件表面与电式位移传感器之间的相对位置固定，由温度显示装置显示出旋转件当前实际温度值。
旋转件外表面的圆环是用磁温度补偿合金做成，传感器电压UO信号送到处理单元，经过信号放大和滤波，得到稳定的电压信号，送到单片机中的A/D转换单元，用十点“均值法”得到当前温度对应下的电压UO均值。通过查对预先测定并存储于单片机中的温度T与电u的关系曲线数据组，即可求出旋转件当前实际温度值，该温度值可以通过数码管显示输出。
传感器电压输出值与旋转件的实际温度变化关系UO=f(T)如图5所示。
本专利的基本特点是采用磁温度补偿合金的温度特性，结合单片机及预先编制固化在内部的程序，实现对极端恶劣条件下旋转件温度的非接触实时测量。
本发明所述的补偿合金为1J30补偿合金、1J31补偿合金、1J32补偿合金或1J38补偿合金。
本发明采用电镀、真空蒸发或真空溅射将补偿合金镀制至旋转件。
本发明所述的信号处理器由依次连接的放大器和滤波器组成。
实施例1
以一种某型号军用双动力传动系统为例，系统结构如图3所示，该系统要求在泥沙、油雾及低温条件下能够显示左侧转轴及右侧带轮的实时温度。设计的温度测量系统由以下几部分组成：被测旋转件、非接触电感式位移传感器、数据采集系统、上位机系统，其中数据采集系统包含与非接触式激光位移传感器配套的检测滤波电路、显示模块、工业级单片机和RS485通讯模块；上位机系统实现温度数据的远程显示及归档。温度测量系统的原理如图4所示，被测旋转件通过电镀技术将磁温度补偿合金镀制在旋转件表面，磁温度补偿合金选用的是1J32补偿合金，非接触电感式位移传感器选用的是华感公司生产HG-XL18-ZK型模拟量位移传感器，工业级单片机选用的是TI公司生产的MSP430F149。根据前述的温度测量原理，经过测量得到旋转件温度与电压对应关系如图5所示。
以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、在旋转件的表面镀制同厚度、同材质的补偿合金；
步骤二、将电感式位移传感器依次与信号处理器、单片机和温度显示装置连接，在单片机存储温度T与电u的关系曲线数据组；
步骤三、将电式位移传感器非接触的对准旋转件表面，旋转旋转件，并保证旋转件表面与电式位移传感器之间的相对位置固定，由温度显示装置显示出旋转件当前实际温度值。
2.如权利要求1所述的一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，其特征在于：所述的补偿合金为1J30补偿合金、1J31补偿合金、1J32补偿合金或1J38补偿合金。
3.如权利要求1所述的一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，其特征在于：采用电镀、真空蒸发或真空溅射将补偿合金镀制至旋转件。
4.如权利要求1所述的一种极端恶劣条件下旋转件的温度测量方法，其特征在于：所述的信号处理器由依次连接的放大器和滤波器组成。
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| CN (1) | CN108692825A (zh) |
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