CN110260996A - 一种具有可信温度的热电偶传感器 - Google Patents

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税焱
朱宝
姚蓉
李泽城
任志鹏
戴雅雯
雷柱宙
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Abstract

本发明公开了一种具有可信温度的热电偶传感器，所述热电偶传感器包含两个用于根据测量所得的温度信号，进一步将其转变为热电动势信号的第一、第二热电偶，以及一个分别连接到第一、第二热电偶，来反应导通情况的继电器；所述热电偶包括第一金属本体A、第二金属本体B，其中，将第一金属本体A作为热电偶的正极端，将第二金属本体B作为热电偶的负极端，所述正极端、负极端均通过引线连接到所述继电器；在测量同一个温测点的两个热电偶之间的电压感应偏差超过预设的误差阈值时，驱动继电器断开与负极端之间的连接引线，避免了错误数据，进一步传输给后端检测设备。

Description

一种具有可信温度的热电偶传感器
技术领域
本发明涉及传感器可靠性控制领域，更具体地说，涉及一种利用热电偶传感器和比较电路，来确定当前热电偶传感器是否失效的装置。
背景技术
随着物联网技术及大数据分析技术的广泛应用，对于传感器的应用越来越广泛，由于传感器可靠性带来的问题越来越多，目前热电偶传感器已经是应用最广泛的传感器之一，但是每年需要对热电偶传感器进行校准，有些企业为了省钱省事，实际热电偶传感器的校准工作要么推迟，要么不重视，导致部分传感器失效或者不准无法获知，另外，传感器故障率较高，导致运维人员频繁处理查找一些由于传感器错误数据带来的故障，长期的传感器故障，导致运维人员对真实的故障的反应没有那么重视，长期的传感器误动消耗了运维人员的耐性，并形成固定思维，导致故障处理不及时。另外，大量错误的传感器数据进入数据库，且传感器的故障不是单一故障，无法通过单一算法滤除，导致大量数据失去大数据分析的意义，无法达到数据分析的目的。需要一种传感器，能够具备简单自检功能，能够自我判别是否传感器失效，能够在传感器失效后输出一个固定值，或者断开值，防止后续的控制系统误动，或者数据库读入错误数据，而无法确定特征，无法滤除。本发明针对最普遍应用的热电偶热电偶传感器，重新发明一种高可靠的可信传感器，主要为未来物联网环境下大数据分析奠定基础。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有传感器不具备自检功能的缺陷，提供一种基于比较电路来控制其可靠性的热电偶传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有可信温度的热电偶传感器，其特征在于，所述热电偶传感器包含两个并性连接的第一、第二热电偶，以及一个继电器，所述第一、第二热电偶均由第一金属本体A、第二金属本体B构成，其中，将第一金属本体A作为热电偶的正极端，将第二金属本体B作为热电偶的负极端；
所述第一、第二热电偶的正极端通过引线分别连接到继电器的第一接入引脚、第二接入引脚；所述第一、第二热电偶的负极端均通过引线连接到继电器的第三接入引脚，所述继电器的输出引脚通过引线连接到后端检测设备；
第二、第二热电偶，用于将测得的测量点的温度信号转变为电压信号；
在通过第一接入引脚、第二接入引脚，将第一、第二热电偶所测的第一、第二电压信号反馈到继电器时，当前在第一、第二电压信号之间存在偏差，且偏差超过预设的偏差阈值时，则驱动继电器断开输出引脚与后端检测设备，以及第三接入引脚与所述第一、第二热电偶的负极端之间的连接引线，通过断开继电器与第一、第二热电偶的连接，避免了错误数据，传输给后端检测设备。
进一步的，所述两个热电偶对称的置于相同侧，且放置方式一致；所述两个热电偶与继电器之间的接线长度一致。
进一步的，所述继电器的响应数量级为伏特。
进一步的，所述继电器为微电压固体继电器。
进一步的，所述第一、二金属本体的表面均设置有厚度为1um-5um的保护膜。
进一步的，所述保护膜的材质为碳化硅、氮化硅或二氧化硅。
在本发明所述的一种基于比较电路来控制温测可靠性的热电偶传感器中，通过继电器在电压引线的压差未达到额定值，则导通所述热电偶传感器，将当前测得的数据进一步传输到后端检测设备；反之，在电压引线压差达到额定值时，则继电器断开与热电偶之间的连接，进一步断开整个热电偶的输出。
实施本发明公开的一种基于比较电路来控制温测可靠性的热电偶传感器，具有以下有益效果：
1、本发明采用的热电偶热电偶传感器和现有的热电偶传感器的外部特性一致，可以延用原来的热电偶测量仪表；
2、热电偶传感器会大大减少精度不对或者热电偶传感器失效后导致接收仪表显示错误数据的情况。使原来的传感器通过差分电路驱动继电器，在出现不准确数据，或者某一个传感器失效时断开该传感器，从而避免了校准不及时带来的长期数据错误的现象。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明公开的热电偶传感器内部部分电路示意图。
图中：1、第一金属本体A；2、第二金属本体B；3、继电器；31、第一接入引脚；32、第二接入引脚；33、第三接入引脚；34、输出引脚。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
为了避免由于热电偶传感器的失效、精度不准，而导致接收仪表显示错误数据的情况，本发明公开了一种具有可信温度的热电偶传感器进一步解决上述问题。
请参考图1，其为本发明公开的热电偶传感器内部部分电路示意图，所述热电偶传感器包含用于根据将测得的测量点温度值，转变为电压信号的第一、第二热电偶，以及一个用于根据引线上反应的电压压差，来反应导通情况的继电器3；其中，本实施例涉及到的热电偶外部特性、正常输出均与常规的热电偶的特性一致；
所述第一、第二热电偶均包括第一金属本体A、第二金属本体B，本实施例中，所述第一、二金属本体的表面均设置有厚度为1um-5um的保护膜；其中，所述保护膜的材质为碳化硅、氮化硅或二氧化硅。
本实施例中，基于上述3项组件，通过构建比较电路，进一步在所测温度不满足实际期望值时，通过该比较电路，进一步避免失效数据的输出。
所述比较电路包括上述第一、第二热电偶和继电器，其中，将第一金属本体A作为热电偶的正极端，将第二金属本体B作为热电偶的负极端，其中，将上述两个热电偶对称的置于相同侧，且彼此之间呈并联连接；所述第一、第二热电偶的正极端均通过引线连接到继电器3的第一接入引脚31、第二接入引脚32，所述第一、第二热电偶的负极端通过引线集中连接到继电器3的第三接入引脚33；所述继电器3的输出引脚34，连接到后端监测设备；基于第一接入引脚31、第二接入引脚32将第一、第二热电偶输出的第一、第二电压信号反馈到继电器3后，在电压引线压差达到额定值时，则驱动继电器断开第一、第二热电偶与负极端，以及输出引脚34与后端监测设备之间的连接引线，通过断开继电器与热电偶之间的连接，避免了错误数据，进一步传输给后端检测设备。
本实施例中，上述两个热电偶与继电器之间的接线长度一致，通过两侧所测得的电压进一步得到当前测量点的温度值。
本发明公开的热电偶传感器，对比与普通传感器新增的功能为，在传感器中的某个热电偶精度失效或者故障时，当前传感器输出为无信号，进一步避免了错误数据的输出；
利用所述热电偶传感器对热电偶精度失效的判断方法为：在利用两个热电偶测量同一点温度的差值超过误差范围时，驱动继电器断开与热电偶的连接，从而避免失效带来错误的温度数据。
本发明提出一种利用两个热电偶和继电器构成的比较电路，来进一步确定当前传感器是否失效，本实施例中，若单个热电偶的失效概率为0.1％，则传感器的失效概率远小于1E-7，即在单个热电偶失效时，不会传输错误数据；其中，在两个测量同一个点的热电偶的电压感应偏差超过某个阈值时，则认为传感器虽然没有断线，但是数据已经不可信，则断开整个热电偶的输出，避免失效数据的输出。
通过本发明公开的热电偶传感器，会大大减少精度不对或者热电偶传感器失效，导致接收仪表显示错误数据的情况，使得在现有传感器的基础上，通过差分电路驱动继电器，在出现不准确数据，或者某一个传感器失效时，断开传感器，从而避免了校准不及时带来的长期数据错误的现象。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种具有可信温度的热电偶传感器，其特征在于，所述热电偶传感器包含两个并性连接的第一、第二热电偶，以及一个继电器(3)，所述第一、第二热电偶均包括第一金属本体A(1)、第二金属本体B(2)，其中，将第一金属本体A(1)作为热电偶的正极端，将第二金属本体B(2)作为热电偶的负极端；
所述继电器(3)通过四根引线连接到第一、第二热电偶和后端检测设备；其中：
所述第一、第二热电偶的正极端(1)通过第一、第二引线分别连接到继电器(3)的第一接入引脚(31)、第二接入引脚(32)；所述第一、第二热电偶的负极端(2)均通过第三引线连接到继电器(3)的第三接入引脚(33)，所述继电器(3)的输出引脚(34)通过第四引线连接到后端检测设备；
第一、第二热电偶，用于将测得测量点的温度信号转变为电压信号；
在通过第一接入引脚(31)、第二接入引脚(32)，将第一、第二热电偶所测的第一、第二电压信号反馈到继电器(3)时，当前在第一、第二电压信号之间存在偏差，且偏差超过预设的偏差阈值时，则驱动继电器断开输出引脚(34)与后端检测设备，以及第三接入引脚(33)与所述第一、第二热电偶的负极端(2)之间的连接引线，通过断开继电器与第一、第二热电偶的连接，避免了错误数据，传输给后端检测设备。
2.根据权利要求1所述的热电偶传感器，其特征在于，所述两个热电偶对称的置于相同侧，且放置方式一致；所述两个热电偶与继电器之间的接线长度一致。
3.根据权利要求1所述的热电偶传感器，其特征在于，所述继电器的响应数量级为伏特。
4.根据权利要求1或3所述的热电偶传感器，其特征在于，所述继电器为微电压固体继电器。
5.根据权利要求1所述的热电偶传感器，其特征在于，所述第一、二金属本体的表面均设置有厚度为1um-5um的保护膜。
6.根据权利要求5所述的热电偶传感器，其特征在于，所述保护膜的材质为碳化硅、氮化硅或二氧化硅。
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