CN110057461A - 一种热电偶温度采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热电偶温度采集系统，包括热电偶网络，用于实现温度到电动势的转变；USB数据采集器，用于对J型热电偶输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码；计算机，通过给定的函数关系一一设备标定，将上位机获取的数字信号换算成测量端的温度值；其中，所述热电偶网络通过配套电缆与USB数据采集器电性耦接，所述USB数据采集器通过USB数据线与计算机连接，本发明由于采用37针端子板将多组J型热电偶连接成网络，起到了避免信号串扰、使信号更稳定的作用，且只使用一块端子板，使得信号调理电路减少，极大地减少硬件成本、功耗和布板空间。此外，由于拆卸便利，可以选用不同的热电偶以实现不同范围的温度测量需求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接设备技术领域，具体为一种热电偶温度采集系统。
背景技术
温度是焊接过程中一个重要的测量参数，是衡量设备能否正常运行的一个重要指标。针对极片超声波焊接过程中摩擦产热对接头形成的作用规律问题，搭建的超声波焊头-工件接触区温度测量系统，可以根据焊接-工件接触区温度计算工件与工件界面温度，揭示超声波焊接过程中摩擦产热引起的焊头-工件接触区温升规律，以及工艺参数对焊头-工件接触区温度的影响规律，并根据焊头-工件接触区温度与接头强度的关系确定接触区临界温度。
但是，现有的用于针对极片超声波焊接过程中摩擦产热对接头形成的作用规律问题来搭建的超声波焊头-工件接触区温度测量系统的温度采集方式有：较为普遍的温度采集方法有热成像技术，它采用热电照相机纪录工件侧面的温度场分布,应用该技术测温将得到包括焊缝及以外适当距离范围内的整个温度场的图像,极少用于精密测量接触区域的温度。热成像具有实时测量内表面温度的优点,可以直接读取整个焊接过程的温图场图。该方法存在的缺点就是热成像仪记录的是工件侧面的温度分布,而不能精确地确定被焊工件表面温度。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热电偶温度采集系统，包括
热电偶网络，用于实现温度到电动势的转变；
USB数据采集器，用于对J型热电偶输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码；
计算机，通过给定的函数关系一一设备标定，将上位机获取的数字信号换算成测量端的温度值；
其中，所述热电偶网络通过配套电缆与USB数据采集器电性耦接，所述 USB数据采集器通过USB数据线与计算机连接。
优选的，所述热电偶网络内包括J型热电偶和37针端子板且J型热电偶与37针端子板电性耦接。
优选的，所述J型热电偶根据需要布置在各测温点，并通过37针端子板将其连接，且37针端子板可以起到避免信号串扰、使信号更稳定的作用。
优选的，所述单个热电偶网络由3路WRNK 191探针型J型热电偶组成，且J型热电偶电极直径为1mm，两级金属分别为铁和铜镍合金，测温范围为 0-300℃。
优选的，所述USB数据采集器包括采集模块、信号输入连接器、电位器和物理ID拨码器，所述信号输入连接器、电位器和物理ID拨码器均与采集模块电性耦接。
优选的，所述采集模块包括采集设备，以及采集设备内包括输入连接器和USB接口。
优选的，所述热电偶网络对检测的温度经过处理后产生的电信号通过输入连接器传输到采集设备中。
优选的，所述USB数据采集器是一种基于USB总线的数据分析卡，通过 USB数据线和计算机的USB接口连接，构成数据采集、波形分析和处理系统，在收集数据的同时，可以通过函数创建设备对象从而获得AD数据，所述USB 数据采集器采用USB2808数据采集器。
优选的，所述计算机内包括有接收模块、分析模块、显示模块和控制模块8，且接收模块、分析模块和显示模块与控制模块电性耦接。
优选的，在通过计算机进行编程的时候，先使用InitDeviceAD函数初始化AD部件，由该函数的pADPara参数结构体决定采样通道与频率。接着通过ReadDeviceAD实现数据的读取及采集，最后通过ReleaseDeviceAD实现AD设备的关闭。
本发明提供了一种热电偶温度采集系统，具备以下有益效果：
(1)抗干扰性强：由于37针端子板将多组J型热电偶连接成网络，起到了避免信号串扰、使信号更稳定的作用；
(2)便携性：由于只使用了一块端子板，使得信号调理电路减少，极大地减少了硬件成本、功耗和布板空间；
(3)可替换性：便利的拆卸使得消费者可以选用不同的热电偶以实现不同的温度测量需求，以及消费者也可以用功能更多的数据采集器来代替原有的，实现了用最低的成本获得最准确的温度测量结果；
(4)采用的USB2808数据采集器，可以集数据采集与编程为一体。配合使用上位机软件，可以实时监测热电偶的测量温度，并可对数据进行回放，以分析特定时间段的温度变化情况。
本发明专利的目的就是使用热电偶温度采集系统，在超声波焊接过程，测量工件表面与焊头接触区域边缘温度，而且本发明的操作简单，使用方便。
附图说明
图1为本发明一种热电偶温度采集系统结构构成示意图；
图2为本发明一种热电偶温度采集系统原理示意图；
图3为本发明一种热电偶温度采集系统程序流程图。
图中：(1)热电偶网络、(2)J型热电偶、(3)37针端子板、(4) 信号输入连接器、(5)接收模块、(6)分析模块、(7)显示模块、(8) 控制模块、(9)计算机、(10)电位器、(11)物理ID拨码器、(12)采集模块和(13)USB数据采集器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种热电偶温度采集系统，热电偶网络(1)，用于实现温度到电动势的转变；USB数据采集器(13)，用于对J型热电偶(2)输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码；计算机(9)，通过给定的函数关系一一设备标定，将上位机获取的数字信号换算成测量端的温度值；其中，所述热电偶网络(1)通过配套电缆与USB数据采集器(13)电性耦接，所述USB数据采集器(13)通过USB数据线与计算机 (9)连接。
所述热电偶网络(1)内包括J型热电偶(2)和37针端子板(3)且J 型热电偶(2)与37针端子板(3)电性耦接；所述J型热电偶(2)根据需要布置在各测温点，并通过37针端子板(3)将其连接，且37针端子板(3) 可以起到避免信号串扰、使信号更稳定的作用；所述单个热电偶网络(1)由 3路WRNK 191探针型J型热电偶(2)组成，且J型热电偶(2)电极直径为1mm，两级金属分别为铁和铜镍合金，测温范围为0-300℃；所述USB数据采集器(13)包括采集模块(12)、信号输入连接器(4)、电位器(10)和物理ID拨码器(11)，所述信号输入连接器(4)、电位器(10)和物理ID拨码器(11)均与采集模块(12)电性耦接；所述采集模块(12)包括采集设备，以及采集设备内包括输入连接器和USB接口；所述热电偶网络(1)对检测的温度经过处理后产生的电信号通过输入连接器传输到采集设备中；所述 USB数据采集器(13)是一种基于USB总线的数据分析卡，通过USB数据线和计算机(9)的USB接口连接，构成数据采集、波形分析和处理系统，在收集数据的同时，可以通过函数创建设备对象从而获得AD数据，所述USB数据采集器(13)采用USB2808数据采集器；所述计算机(9)内包括有接收模块(5)、分析模块(6)、显示模块(7)和控制模块(8)，且接收模块(5)、分析模块(6)和显示模块(7)与控制模块(8)电性耦接；在通过计算机(9) 进行编程的时候，先使用InitDeviceAD函数初始化AD部件，由该函数的 pADPara参数结构体决定采样通道与频率。接着通过ReadDeviceAD实现数据的读取及采集，最后通过ReleaseDeviceAD实现AD设备的关闭。
在工作时，将三组J型热电偶(2)组成的热电偶网络(1)与37针端子板(3)相接，然后用配套电缆将37针端子板(3)与USB数据采集器(13) 相接，最后再利用USB数据线将USB数据采集器(13)与计算机(9)相连，三组J型热电偶(2)将各个检测到的温度型号转化为电信号传输给USB数据采集器(13)，利用USB数据采集器(13)对J型热电偶(2)输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码产生数据，然后将数据传输给计算机(9)，事前在计算机(9)中输入算法，先创建设备对象，并且初始化和启动AD，接着使采集器读取AD数据，再通过程序使计算机(9)对采集到的数据进行处理，如果只需实现一次采集，此时，释放并且停止AD数据采集，释放设备对象，程序结束。
实施例2：
参照图1-3，一种热电偶温度采集系统，与实施例1基本相同，更进一步的是，在工作时，将三组J型热电偶(2)组成的热电偶网络(1)与37针端子板(3)相接，然后用配套电缆将37针端子板(3)与USB数据采集器(13) 相接，最后再利用USB数据线将USB数据采集器(13)与计算机(9)相连，三组J型热电偶(2)将各个检测到的温度型号转化为电信号传输给USB数据采集器(13)，利用USB数据采集器(13)对J型热电偶(2)输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码产生数据，然后将数据传输给计算机(9)，事前在计算机(9)中输入算法，先创建设备对象，并且初始化和启动AD，接着使采集器读取AD数据，再通过程序使计算机(9)对采集到的数据进行处理，当需要再紧接着读取AD数据以实现连续采集时，编写程序使其回到读取 AD数据这一步骤，并重复之前的操作，根据需求采集所需数据，当采集数据次数到达后，释放并且停止AD数据采集，释放设备对象，程序结束。
实施例3：
参照图1-3，一种热电偶温度采集系统，与实施例1基本相同，更进一步的是，在工作时，将三组J型热电偶(2)组成的热电偶网络(1)与37针端子板(3)相接，然后用配套电缆将37针端子板(3)与USB数据采集器(13) 相接，最后再利用USB数据线将USB数据采集器(13)与计算机(9)相连，三组J型热电偶(2)将各个检测到的温度转化为电信号传输给USB数据采集器(13)，利用USB数据采集器(13)对J型热电偶(2)输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码产生数据，然后将数据传输给计算机(9)，事前在计算机(9)中输入算法，先创建设备对象，并且初始化和启动AD，接着使采集器读取AD数据，再通过程序使计算机(9)对采集到的数据进行处理，当需要改变通道或者频率后再采集数据时，此时的编写程序，使其回到初始化和启动AD的步骤，重复之前操作，当采集到所需要的数据后，释放并且停止AD数据采集，释放设备对象，程序结束。
Claims (9)
1.一种热电偶温度采集系统，其特征在于：包括
热电偶网络(1)，用于实现温度到电动势的转变；
USB数据采集器(13)，用于对J型热电偶(2)输出的电动势进行变换、采集的同时进行编码；
计算机(9)，通过给定的函数关系一一设备标定，将上位机获取的数字信号换算成测量端的温度值；
其中，所述热电偶网络(1)通过配套电缆与USB数据采集器(13)电性耦接，所述USB数据采集器(13)通过USB数据线与计算机(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述热电偶网络(1)内包括J型热电偶(2)和37针端子板(3)，且J型热电偶(2)与37针端子板(3)电性耦接。
3.根据权利要求2所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述J型热电偶(2)根据需要布置在各测温点，并通过37针端子板(3)将其连接，且37针端子板(3)可以起到避免信号串扰、使信号更稳定的作用。
4.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述单个热电偶网络(1)由3路WRNK191探针型J型热电偶(2)组成，且J型热电偶(2)电极直径为1mm，两级金属分别为铁和铜镍合金，测温范围为0-300℃。
5.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述USB数据采集器(13)包括采集模块(12)、信号输入连接器(4)、电位器(10)和物理ID拨码器(11)，所述信号输入连接器(4)、电位器(10)和物理ID拨码器(11)均与采集模块(12)电性耦接。
6.根据权利要求3所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述采集模块(12)包括采集设备，以及采集设备内包括输入连接器和USB接口。
7.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述USB数据采集器(13)是一种基于USB总线的数据分析卡，通过USB数据线和计算机(9)的USB接口连接，构成数据采集、波形分析和处理系统，在收集数据的同时，可以通过函数创建设备对象从而获得AD数据，所述USB数据采集器(13)采用USB2808数据采集器。
8.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：所述计算机(9)内包括有接收模块(5)、分析模块(6)、显示模块(7)和控制模块(8)，且接收模块(5)、分析模块(6)和显示模块(7)与控制模块(8)电性耦接。
9.根据权利要求1所述的一种热电偶温度采集系统，其特征在于：在通过计算机(9)进行编程的时候，先使用InitDeviceAD函数初始化AD部件，由该函数的pADPara参数结构体决定采样通道与频率。接着通过ReadDeviceAD实现数据的读取及采集，最后通过ReleaseDeviceAD实现AD设备的关闭。
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