CN110440942A - 一种测温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测温装置，包括容器壳，容器壳内部形成有容腔，容腔中填充有测温流体介质，容器壳上设置有内端连通至容腔、外端连通至外界的推杆筒腔，推杆筒腔中设置有推杆，推杆的内端的外周与推杆筒腔的壁面之间滑动密封配合，推杆连接有使推杆向内端移动的弹性复位机构以及用于检测推杆的位移量的位移传感器，位移传感器连接有用于将位移量转化为温度变化信号的温度转换模块，温度转换模块连接有用于输出温度信号的温度输出模块，位移传感器、温度转换模块、温度输出模块连接有电源。本发明提供的测温装置采用机械式机构来检测测温流体介质的体积变化，从而获取温度信号，不易受到环境因素影响，性能稳定，可靠性高，安全性高。
Description
技术领域
本发明属于温度测量的技术领域，具体涉及一种测温装置。
背景技术
目前，体温测量设备主要物理式温度计和数字式温度计两类，其中，物理式温度计主要有水银温度计、酒精温度计等，数字式温度计主要有红外体温枪、热电偶数显体温计等。
在众多的体温计中，物理式温度计以它成本低、准确性高得到了人们的广泛认可，但物理式温度计的测量时间偏长且在数字化应用方面有很大的局限性。数字式体温计虽然在使用便捷性、数字化应用扩展性方面有了很大进步，但由于其测量准确度易受到环境因素方面的影响而不尽如人意。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种测温装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种测温装置，包括容器壳，所述容器壳内部形成有容腔，所述容腔中填充有测温流体介质，所述容器壳上设置有内端连通至容腔、外端连通至外界的推杆筒腔，所述推杆筒腔中设置有可沿推杆筒腔轴向移动的推杆，所述推杆的内端的外周与推杆筒腔的壁面之间滑动密封配合，所述推杆连接有使推杆向内端移动的弹性复位机构以及用于检测推杆的位移量的位移传感器，所述位移传感器连接有用于将位移量转化为温度变化信号的温度转换模块，所述温度转换模块连接有用于输出温度信号的温度输出模块，所述位移传感器、温度转换模块、温度输出模块连接有电源。
作为进一步的改进，所述位移传感器为容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器。
作为进一步的改进，所述位移传感器设置有当所述推杆位于推杆筒腔最外端时可被触发的复位校准键。
作为进一步的改进，所述容栅传感器为绝对式容栅传感器；或者，所述光栅传感器为绝对式光栅传感器；或者，所述磁栅传感器为绝对式磁栅传感器。
作为进一步的改进，所述容器壳固定在一底板上，所述底板上设置有沿推杆长度方向排列对称设置的两排定位柱，所述两排定位柱之间设置有可在底板上沿推杆长度方向滑动的导向架，所述弹性复位机构为固定在导向架的多个扭力弹簧，每个扭力弹簧均具有两个自由端，两个自由端分别与两排定位柱中的一个对应的定位柱相抵接，在扭力弹簧的作用下，所述导向架的一端与所述推杆的外端相抵接。
作为进一步的改进，所述底板上设置有限制所述推杆向外端滑动至预定位置的推杆限位机构和/或限制所述导向架向外侧滑动至预定位置的导向架限位机构。
作为进一步的改进，所述容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器均包括定栅片和动栅片，所述定栅片与底板相对固定，所述动栅片固定安装在导向架上。
作为进一步的改进，所述底板上安装有外罩，所述定栅片固定在外罩的内表面上。
作为进一步的改进，所述容器壳上设置有内端连通至容腔、外端连通至外界的溢流筒腔，所述溢流筒腔中设置有可沿溢流筒腔轴向移动的溢流活塞，所述溢流活塞连接有使溢流活塞向内移动的溢流弹簧。
作为进一步的改进，所述溢流筒腔的外端螺纹连接有端盖，所述端盖上开有导向槽，所述溢流活塞上固定设置有穿出所述导向槽的导向杆，所述溢流弹簧套设在导向杆上，且溢流弹簧的两端分别顶设在溢流活塞和端盖之间。
作为进一步的改进，所述溢流筒腔的内端与所述推杆筒腔靠近外端的一段相连通。
本发明提供的测温装置，包括容器壳，所述容器壳内部形成有容腔，所述容腔中填充有测温流体介质，所述容器壳上设置有内端连通至容腔、外端连通至外界的推杆筒腔，所述推杆筒腔中设置有可沿推杆筒腔轴向移动的推杆，所述推杆的内端的外周与推杆筒腔的壁面之间滑动密封配合，所述推杆连接有使推杆向内端移动的弹性复位机构以及用于检测推杆的位移量的位移传感器，所述位移传感器连接有用于将位移量转化为温度变化信号的温度转换模块，所述温度转换模块连接有用于输出温度信号的温度输出模块，所述位移传感器、温度转换模块、温度输出模块连接有电源。由于温度的变化会使测温流体介质产生热胀冷缩效应，当测温流体介质的体积膨胀，测温流体介质经推杆筒腔推出推杆，当测温流体介质的体积收缩，弹性复位机构使推杆缩回，这样温度的变化会使推杆产生相应的位移变化，再通过位移传感器精确检测推杆的位移量，温度转换模块将位移量转化为温度变化信号，再通过温度输出模块输出温度信号。本发明提供的测温装置采用机械式机构来检测测温流体介质的体积变化，从而获取温度信号，不易受到环境因素影响，性能稳定，可靠性高，安全性高。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的立体装配结构示意图。
图2是本发明的容器壳的部分剖视立体图。
图3是本发明的溢流活塞、溢流弹簧、端盖、导向杆的装配结构示意图。
图4是本发明的推杆、轴瓦、恒压透气膜、套筒的立体装配结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图1至图4所示，本发明实施例提供一种测温装置，包括容器壳1，所述容器壳1内部形成有容腔2。所述容器壳1为金属容器壳，容器壳1采用金属材质，优选材料为导热效率高的合金钢如不锈钢，由于金属材质的导热性远远大于玻璃材质，可实现高效的热传导，保证快速测量。所述容器壳1的主体形状为扁平状的六面体，优选为扁平长方体结构，这样在相同的体积下尽可能的提高与被测物体的接触面积，提高热传导效率。所述容器壳的内部形成有导热栅格，导热栅格将容腔划分为多个相互连通的子容腔，将通过在所述容器壳的内部形成栅格，可进一步增加热传导速率，同时导热栅格结构可以增强该容器的刚度，进一步提升结构安全性。所述容腔2中填充有测温流体介质，测温流体介质为液态金属或液态金属合金，如汞或者镓铟合金等，液态金属的热体积膨胀系数在常用的温度范围内极其稳定，可保证测量精度。所述容器壳1上设置有内端连通至容腔2、外端连通至外界的推杆筒腔3，所述推杆筒腔3中设置有可沿推杆筒腔3轴向移动的推杆4，所述推杆4的内端的外周与推杆筒腔3的壁面之间滑动密封配合。所述推杆4连接有使推杆4向内端移动的弹性复位机构5以及用于检测推杆4的位移量的位移传感器6。所述位移传感器6连接有用于将位移量转化为温度变化信号的温度转换模块7，所述温度转换模块7连接有用于输出温度信号的温度输出模块8，所述位移传感器6、温度转换模块7、温度输出模块8连接有电源9，电源9对位移传感器6、温度转换模块7、温度输出模块8进行供电。其中，温度输出模块8可为显示器如点阵LED屏或液晶屏，以显示温度；温度输出模块也可以为语音提示器如扬声器等，以进行语音播报温度，温度输出模块8还可以通过无线传输的方式将温度信号发送给第三方设备。
本实施例的测温装置在工作时，由于温度的变化会使测温流体介质产生热胀冷缩效应，当测温流体介质的体积膨胀，测温流体介质经推杆筒腔推出推杆，当测温流体介质的体积收缩，弹性复位机构使推杆缩回，这样温度的变化会使推杆产生相应的位移变化，再通过位移传感器精确检测推杆的位移量，温度转换模块将位移量转化为温度变化信号，再通过温度输出模块输出温度信号。本发明提供的测温装置采用机械式机构来检测测温流体介质的体积变化，从而获取温度信号，不易受到环境因素影响，性能稳定，可靠性高，安全性高。
作为进一步优选的实施方式，所述位移传感器6为容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器。容栅传感器、光栅传感器、磁栅传感器的测量精度可达到0.01mm-0.001mm，可以采用相对式容栅传感器测量微小的位置变化，也可以采用绝对式容栅传感器测量绝对位置。当所用位移传感器为增量式的相对式容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器时，当断电后，位移传感器无法测量断电后液位高度变化，此时如果要重新进行温度测量，需重新设定液位高度与某一初始温度的对应关系，优选的，初始温度为最大量程对应温度，复位校准对应位置为最大液位高度。为此，所述位移传感器6设置有当所述推杆4位于推杆筒腔3最外端时可被触发的复位校准键。由于所述位移传感器具有一个复位校准键，当机械结构触碰该复位校准键时，即可产生一个复位校准信号，由内置控制程序进行初始温度重置，实现复位校准。本实施例设定为当所述推杆位于推杆筒腔最外端时，复位校准键可被触发以传递复位校准信号。
作为进一步优选的实施方式，所述容栅传感器为绝对式容栅传感器；或者，所述光栅传感器为绝对式光栅传感器；或者，所述磁栅传感器为绝对式磁栅传感器。位移传感器采用绝对式容栅传感器或绝对式光栅传感器或绝对式磁栅传感器，可以直接测量出位移高度值，不再需要复位校准结构，也不需要传感器持续通电，仅在需要测量时通电，可极大的节省电池电量，延长使用时间。
作为进一步优选的实施方式，所述容器壳1固定在一底板10上，所述底板10上设置有沿推杆3长度方向排列对称设置的两排定位柱11，所述两排定位柱11之间设置有可在底板10上沿推杆长度方向滑动的导向架12，所述弹性复位机构5为固定在导向架12的多个扭力弹簧，每个扭力弹簧均具有两个自由端，两个自由端分别与两排定位柱11中的一个对应的定位柱相抵接，在扭力弹簧的作用下，所述导向架12的一端与所述推杆4的外端相抵接。采用多个扭力弹簧的复位机构，可使作用于导向架和推杆的弹性复位力更加均衡，这样，温度的变化会使测温流体介质产生热胀冷缩效应所导致的体积比例变化更加线性，测量结果更精准。
作为进一步优选的实施方式，所述底板10上设置有限制所述推杆4向外端滑动至预定位置的推杆限位机构13和限制所述导向架12向外侧滑动至预定位置的导向架限位机构14。推杆限位机构13和导向架限位机构14可防止推杆4从推杆筒腔3中冲出，保证安全。
作为进一步优选的实施方式，所述容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器均包括定栅片61和动栅片62，所述定栅片61与底板10相对固定，所述动栅片62固定安装在导向架12上。所述底板10上安装有外罩15，所述定栅片61固定在外罩15的内表面上。这样，动栅片可随推杆移动，当推杆产生轴向位移时，动栅片和定栅片也产生相对的位移，从而检测推杆的位移量。此外，外罩和底板所形成的空间将容器壳、导向架、推杆限位机构、导向架限位机构、扭力弹簧、定位柱、位移传感器、温度转换模块等包裹起来，可以起到防护作用。
作为进一步优选的实施方式，所述容器壳1上设置有内端连通至容腔2、外端连通至外界的溢流筒腔16，所述溢流筒腔16中设置有可沿溢流筒腔16轴向移动的溢流活塞17，所述溢流活塞17连接有使溢流活塞17向内移动的溢流弹簧18。溢流筒腔整体为圆柱形，溢流活塞的外周面与溢流筒腔的壁面之间滑动密封配合，溢流弹簧对溢流活塞施加一定的溢流压力，溢流筒腔、溢流活塞、溢流弹簧组成一溢流结构，当测温对象温度超限而超过溢流压力时，多余的测温流体介质会自动进入溢流筒腔，不会流出至外界，防止介质容器失效，保护温度测量装置。
作为进一步优选的实施方式，所述溢流筒腔16的外端螺纹连接有端盖19，所述端盖19上开有导向槽，所述溢流活塞17上固定设置有穿出所述导向槽的导向杆20，所述溢流弹簧18套设在导向杆20上，且溢流弹簧18的两端分别顶设在溢流活塞17和端盖19之间。上述结构中，通过转动端盖19，可调节端盖在溢流筒腔中的位置，从而调节溢流弹簧18施加给溢流活塞的弹力，进而起到调节溢流压力的效果。
作为进一步优选的实施方式，所述溢流筒腔16的内端与所述推杆筒腔3靠近外端的一段相连通。上述结构中，只有当测试对象温度超限时，测温装置先达到最大量程，即推杆移动到最外端，溢流筒腔才通过推杆筒腔与容腔相连通以实现溢流作用，多余的测温流体介质才会自动进入溢流筒腔。这样，可以减少测试对象在正常测试温度区间时，溢流结构对测温流体介质的膨胀体积和收缩体积的影响。
作为进一步优选的实施方式，所述推杆4的内端设置有恒压透气膜21，所述恒压透气膜21的内侧面与所述测温流体介质相接触，恒压透气膜21可透气但不允许测温流体介质通过。具体的，恒压透气膜21为聚四氟乙烯微孔薄膜，聚四氟乙烯微孔薄膜(PTFE膜)是以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜。PTFE膜具有原纤维状微孔结构，孔隙率85％以上，每平方厘米有14亿个微孔，孔径范围0.02μm-15μm。聚四氟乙烯微孔薄膜可透气但不允许测温流体介质通过。所述推杆4上设置有连通恒压透气膜21外侧面与外界的导气槽22。具体的，所述推杆4的内端套设有与所述推杆筒腔3的壁面之间滑动密封配合的套筒23，所述套筒23的底面设置有通气孔24，所述恒压透气膜21设置在所述套筒23的内底面上。恒压透气膜21通过通气孔24与测温流体介质相接触。为便于导气槽的设置，在所述推杆4的内端设置有位于套筒23内的轴瓦25，所述导气槽22开设于所述轴瓦25上，导气槽22与通气孔24的位置相对应，所述推杆4的外径小于所述推杆筒腔3的直径。在工作时，当容腔2内的测温流体介质受热产生体积膨胀时，将容腔2内多余的空气压缩，压强增大至大气压强以上，气体通过通气孔24、恒压透气膜21后沿着轴瓦25上的导气槽22中排出至外界，测温流体介质再挤压套筒23，套筒23受到压力，驱动推杆4做直线运动。这样，在进行温度测量时，可对容器腔内吸入的空气进行排除，维持容器腔压强的稳定，维持温度测量值的准确性。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测温装置，其特征在于：包括容器壳(1)，所述容器壳(1)内部形成有容腔(2)，所述容腔(2)中填充有测温流体介质，所述容器壳(1)上设置有内端连通至容腔(2)、外端连通至外界的推杆筒腔(3)，所述推杆筒腔(3)中设置有可沿推杆筒腔(3)轴向移动的推杆(4)，所述推杆(4)的内端的外周与推杆筒腔(3)的壁面之间滑动密封配合，所述推杆(4)连接有使推杆(4)向内端移动的弹性复位机构(5)以及用于检测推杆(4)的位移量的位移传感器(6)，所述位移传感器(6)连接有用于将位移量转化为温度变化信号的温度转换模块(7)，所述温度转换模块(7)连接有用于输出温度信号的温度输出模块(8)，所述位移传感器(6)、温度转换模块(7)、温度输出模块(8)连接有电源(9)。
2.根据权利要求1所述的一种测温装置，其特征在于：所述位移传感器(6)为容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器。
3.根据权利要求2所述的一种测温装置，其特征在于：所述容栅传感器为绝对式容栅传感器；或者，所述光栅传感器为绝对式光栅传感器；或者，所述磁栅传感器为绝对式磁栅传感器。
4.根据权利要求2或3所述的一种测温装置，其特征在于：所述容器壳(1)固定在一底板(10)上，所述底板(10)上设置有沿推杆(3)长度方向排列对称设置的两排定位柱(11)，所述两排定位柱(11)之间设置有可在底板(10)上沿推杆长度方向滑动的导向架(12)，所述弹性复位机构(5)为固定在导向架(12)的多个扭力弹簧，每个扭力弹簧均具有两个自由端，两个自由端分别与两排定位柱(11)中的一个对应的定位柱相抵接，在扭力弹簧的作用下，所述导向架(12)的一端与所述推杆(4)的外端相抵接。
5.根据权利要求4所述的一种测温装置，其特征在于：所述底板(10)上设置有限制所述推杆(4)向外端滑动至预定位置的推杆限位机构(13)和/或限制所述导向架(12)向外侧滑动至预定位置的导向架限位机构(14)。
6.根据权利要求4所述的一种测温装置，其特征在于：所述容栅传感器或光栅传感器或磁栅传感器均包括定栅片(61)和动栅片(62)，所述定栅片(61)与底板(10)相对固定，所述动栅片(62)固定安装在导向架(12)上。
7.根据权利要求6所述的一种测温装置，其特征在于：所述底板(10)上安装有外罩(15)，所述定栅片(61)固定在外罩(15)的内表面上。
8.根据权利要求1所述的一种测温装置，其特征在于：所述容器壳(1)上设置有内端连通至容腔(2)、外端连通至外界的溢流筒腔(16)，所述溢流筒腔(16)中设置有可沿溢流筒腔(16)轴向移动的溢流活塞(17)，所述溢流活塞(17)连接有使溢流活塞(17)向内移动的溢流弹簧(18)。
9.根据权利要求8所述的一种测温装置，其特征在于：所述溢流筒腔(16)的外端螺纹连接有端盖(19)，所述端盖(19)上开有导向槽，所述溢流活塞(17)上固定设置有穿出所述导向槽的导向杆(20)，所述溢流弹簧(18)套设在导向杆(20)上，且溢流弹簧(18)的两端分别顶设在溢流活塞(17)和端盖(19)之间。
10.根据权利要求9所述的一种测温装置，其特征在于：所述溢流筒腔(16)的内端与所述推杆筒腔(3)靠近外端的一段相连通。
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