CN115307737A - 一种红外测温装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种红外测温装置及其控制方法，涉及测温装置技术领域，包括：检测组件，包括架体及设于架体上的温度传感器，架体与待测件之间形成测温空间，温度传感器采集待测件的温度并输出温度检测信号；温控组件，包括放置盘以及设于放置盘上的第一温度调节件，配置为用于放置待测件并对待测件进行温度调节；控制组件，配置为与温控组件以及检测组件控制连接，输出控制信号控制第一温度调节件的调节功率以及温度传感器的工作状态，通过在放置待测件的放置盘中设置第一温度调节件，可以精准模拟出待测件，即散热模组针对于不同发热体的散热效果，能够在同一测试过程中对发热体在不同发热条件下散热模组的散热效果加以精确测试，过程简单便捷。

Description

一种红外测温装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及测温装置技术领域，更具体地说，它涉及一种红外测温装置及其控制方法。

背景技术

目前军工散热模组系类中，如果需要测试其散热效果，需要把散热模组装到设备中进行测试。这种方法的缺点十分明显，即无法在多种类的环境中模拟出散热模组的实际散热效果，且测试过程冗长缓慢。

发明内容

针对实际运用中散热模组测试过程冗长缓慢，不能模拟多种类环境下散热模组工作状态这一问题，本申请目的一在于提出一种红外测温装置，其能够根据散热模组的散热特性以及可能使用的工况，精准地对散热模组的散热效果加以检测，适应性强，检测快速准确。针对于上述装置，本申请目的二在于提供一种红外测温装置的控制方法，具体方案如下：

一种红外测温装置，包括：

检测组件，包括架体以及设置于架体上的温度传感器，所述架体与待测件之间形成一测温空间，所述温度传感器采集待测件的温度并输出温度检测信号；

温控组件，包括放置盘以及设置于放置盘上的第一温度调节件，配置为用于放置待测件并对待测件进行温度调节；

控制组件，配置为与所述温控组件以及检测组件控制连接，输出控制信号控制第一温度调节件的调节功率以及温度传感器的工作状态。

通过上述技术方案，利用第一温度调节件模拟需要散热的发热体，如半导体块等，通过将待测件，即散热模组放置到放置盘上，而后检测散热模组以及待测件各个位置的温度变化，便能够及时得到整个测试过程中待测件的热量变化以及散热模组中热量的散发方向，对于获取散热模组的散热特性具有十分重要的意义。同时，可以利用第一温度调节件模拟仿真不同的发热体，即可以在短时间内得到散热模组针对于不同发热体所能实现的散热效果，大大提升了测试的效率。

进一步的，所述架体设置为多根且相邻架体之间设置有密闭隔热罩，形成一密闭测温空间。

通过上述技术方案，可以隔绝外部环境对测温空间的影响，提升测温的准确度。

进一步的，所述温控组件还包括用于调节所述测温空间中环境温度的第二温度调节件；

所述第二温度调节件与所述控制组件控制连接，接收并响应于所述控制组件的控制信号调节测温空间中的环境温度。

通过上述技术方案，通过对测温空间中温度的调节，可以真实模拟散热模组在不同工况环境下的使用效果，使得测试的结果更为准确。

进一步的，所述红外测温装置还包括：

气流模拟组件，包括气管、气流喷嘴、气流方向调节件以及气流功率调节件；

其中，所述气流方向调节件以及气流功率调节件配置为与所述控制组件控制连接，接收并响应于所述控制组件的控制信号，调节测温空间中的气流方向及气流强度。

通过上述技术方案，可以模拟仿真散热模组在气流扰动环境中的散热效果，有助于提升测试结果的准确性。

进一步的，所述第一温度调节件包括：

加热件，配置为加热功率输出模块以及设置在放置盘上的加热块，所述加热块内部设置有与所述加热功率输出模块电连接的电热丝；和/或

制冷件，配置为制冷功率输出模块以及设置在放置盘上的冷却块，所述冷却块由导热材料制成且内部设置有循环冷却管，所述制冷功率输出模块配置为制冷机以及与所述循环冷却管相连通的流体泵。

通过上述技术方案，可以模拟仿真散热模组的散热对象在不同温度条件下，散热模组的散热效果。

进一步的，所述放置盘底部设置有驱动所述放置盘转动的转动驱动组件；

所述转动驱动组件与所述控制组件控制连接，接收并响应于控制组件输出的控制信号驱动所述放置盘转动。

通过上述技术方案，不仅有利于温度传感器对待测件的各个位置温度加以检测，也可以利用有限数量的温度传感器获取的更多的温度检测数据。

进一步的，所述放置盘上可拆卸设置有用于放置待测件的夹具，所述夹具由导热材料制成；或所述第一温度调节件上连接设置有用于与待测件相接触的热传导件。

通过上述技术方案，使得上述放置盘可以固定不同类别的待测件及散热模组，适用性更广泛。

进一步的，所述架体上滑移设置有至少一个安装滑块，所述温度传感器配置为多个且分别设置于所述安装滑块上；

所述检测组件还包括用于驱动所述安装滑块沿架体移动的滑移驱动件，所述滑移驱动件与所述控制组件控制连接，接收并响应于所述控制组件输出的控制信号运动。

通过上述技术方案，可以根据需要实时调节温度传感器所在的位置，适用于不同类别待测件的测试。

进一步的，所述红外测温装置还集成有：

数据处理组件，配置为与所述检测组件数据连接，接收所述温度检测信号并基于设定算法进行数据处理，输出处理结果数据。

通过上述技术方案，可以使得数据采集、处理在一个装置中完成，集成度更高，使用更方便。

进一步的，所述数据处理组件包括：

数据接收单元，配置为与所述温度传感器信号连接，接收所述温度检测信号并将其转换为温度检测数据并输出；

数据处理单元，配置有设定的数据算法模块，与所述数据接收单元及数据存储单元数据连接，接收所述温度检测数据并基于设定算法模块进行数据处理，生成所述处理结果数据；

数据存储单元，配置为接收并存储所述温度检测数据以及处理结果数据；

数据输出单元，配置为与所述数据处理单元及数据存储单元数据连接，响应于外部数据请求信号输出处理结果数据。

一种红外测温装置控制方法，包括：

基于待测件的种类及散热特性设定测试规程并存储至控制组件；

基于待测件的种类配置安装夹具并将其与待测件一同固定于放置盘上；

控制组件接收指令信息并读取判定待测件的种类及散热特性，选定测试规程；

根据选定测试规程控制各个温度传感器的位置、加热组件的加热功率、放置盘的转动速度、数据采集的频率、气流的流速、气流的流向中的一项或多项状态；

获取并存储温度传感器采集到的温度检测数据并基于设定算法加以处理，生成处理结果数据。

通过上述技术方案，可以模拟仿真待测件，即散热模组在不同环境中，针对于不同发热体所能达到的散热效果，极大地扩展了测温装置的适用范围，提升了测试的效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过在放置待测件的放置盘中设置第一温度调节件，可以精准模拟出待测件，即散热模组针对于不同发热体的散热效果，能够在同一测试过程中对发热体在不同发热条件下散热模组的散热效果加以精确测试，过程简单快捷；

（2）通过设置第二温度调节件以及气流模拟组件等，可以精确模拟测试出待测件在不同的工况环境中的散热效果，使得测试结果更为准确；

（3）通过设置多个温度传感器以及驱动放置盘转动的转动驱动件，可以利用有限数量的温度传感器尽可能多的获取到待测件各个位置的温度变化数据，进而能够精准的得到待测件在工作过程中，发热体及散热模组中热量的流动方向，不仅能够提升检测的效率，还能够为后期散热模组的改进提供参考数据。

附图说明

图1为本发明测温装置的整体示意图；

图2为本发明测温装置的功能模块示意图；

图3为密闭式测温装置的整体示意图；

图4为测温装置中放置盘转动驱动组件的示意图。

附图标记：100、检测组件；101、架体；102、温度传感器；103、测温空间；104、测试台面；105、隔热罩；106、透明观察窗；200、温控组件；210、第一温度调节件；211、加热件；212、加热块；213、程控电源；214、电热丝；215、制冷件；216、冷却块；217、循环冷却管；218、流体泵；219、放置盘；220、第二温度调节件；300、气流模拟组件；301、气管；302、气流喷嘴；303、气流方向调节件；304、气流功率调节件；400、转动驱动组件；401、传动杆；402、减速齿轮组；403、转动驱动电机；500、控制组件；501、操作台面。

具体实施方式

当前在许多使用工况中都需要用到散热模组对发热体进行散热，如集成电路板的散热、半导体块的散热等。为了得到散热模组最佳的设计方案，就需要将散热模组安装到对应的发热体上进行散热效果测试。但是，由于散热模组对应的发热体种类较多，并且使用工况也不尽相同，因此在实际测试过程中需要频繁地将散热模组从发热体上拆卸或安装，而且需要控制发热体在不同工况下工作，整个测试过程冗长且繁琐，测试效率低下。为此，本申请实施例提出了新的红外测温装置。

下面结合实施例及附图对本申请作进一步的详细说明，但本申请的实施方式不仅限于此。

如图1和图2所示，一种红外测温装置，主要包括检测组件100、温控组件200以及控制组件500。

检测组件100主要用于获取待测件的温度数据，实际使用中也可以对发热体的温度变化加以监测。如图1所示，检测组件100包括架体101以及设置于架体101上的温度传感器102。架体101与待测件之间形成一测温空间103，温度传感器102采集待测件的温度并输出温度检测信号。

上述架体101包括若干横向架与竖向架，相互拼接构成一立体的测温空间103。本申请实施例中，上述测温空间103为长方体状，即含有四根竖向架及横向架。上述四根竖向架固定安装在一测试台面104上。上述架体101优选的采用表面设有安装槽的铝合金走线架，方便各个温度传感器102的安装。为了避免架体101本身的热效应对温度测试造成影响，在特定实施方式中，上述架体101的表面涂装或设置有隔热层。

本申请实施例中，为了实现非接触式测温，温度传感器102均采用红外温度传感器102，检测并输出温度检测信号。

为了减少外部环境对测温空间103中温度的影响，在本申请实施方式中，如图3所示，多根架体101之间设置有密闭隔热罩105，形成一密闭测温空间103。上述隔热罩105由隔热材料制成，隔绝罩体内外环境的热交换。为了便于在测试中观测隔热罩105中的情况，在隔热罩105上开设有透明观察窗106。

针对于上述密闭的测温空间103，温控组件200还包括用于调节测温空间103中环境温度的第二温度调节件220。如图2所示，所述第二温度调节件220与控制组件500控制连接，接收并响应于控制组件500的控制信号调节测温空间103中的环境温度。在本申请实施方式中，上述第二温度调节件220配置为外置式小型化空调装置，利用空调装置对密闭测温空间103中的温度加以调节。

在实际应用中，发热体，如电机线路板等往往会在一定的气流环境中工作，如果仅在静态的气流环境中测试其对应的散热模组的散热性能，显然会与实际情况存在差异，为此，为了能够更为准确地仿真模拟发热体所处的工况环境，提升测试的准确度，所述红外测温装置还包括气流模拟组件300。

如图2所示，所述气流模拟组件300包括气管301、气流喷嘴302、气流方向调节件303以及气流功率调节件304。上述气管301采用塑料软管，通过可拆卸的固定件固定安装在架体101或测试台面104上，以便于随时调整出气端的位置。上述气管301的出气端设置有气流喷嘴302，上述气流方向调节件303可以配置为设置于气流喷嘴302处的导流板。上述气流功率调节件304则配置为风机。上述风机及导流板均与控制组件500控制连接，受控于控制组件500的控制信号而动作，调节测温空间103中的气流方向及气流强度。

在特定实施方式中，可以将上述气流模拟组件300与前述空调装置功能复用，即在调节测温空间103中气流方向及大小的同时能够改变气流的温度，可以模拟仿真散热模组在不同温度的气流扰动环境中的散热效果，有助于提升测试结果的准确性。

如图1和图2所示，温控组件200主要用于控制发热体的温度以及测试环境的温度。上述温控组件200主要包括放置盘219以及设置于放置盘219上的第一温度调节件210，配置为用于放置待测件并对待测件进行温度调节。

上述放置盘219设置于测试台面104上。第一温度调节件210用于模拟待测件所对应的发热体，用以提供不同温度的热源。在实际应用中，所述第一温度调节件210可以配置为加热件211和/或制冷件215。可以理解的是，加热件211用于模拟待散热的发热体，而制冷件215则用以模拟发热体在低温状态下，待测件上热量的传输数据，例如，当环境温度高于发热体时，散热模组是否会将环境中的热量传输至发热体上。

详述的，所述加热件211配置为加热功率输出模块以及设置在放置盘219上的加热块212，加热块212可拆卸设置于放置盘219上。加热块212内部设置有与加热功率输出模块电连接的电热丝214。上述加热块212由导热材料制成，如由导热铝合金制成，也可以直接采用和实际应用中的材料制成，如需要测试散热模组对PCB电路板的散热效果，则上述加热块212的表面则可以配置为与PCB电路板相同的材料。

上述加热功率输出模块在本申请实施方式中可以选配为程控电源213，利用控制组件500输出的控制信号便可以调节程控电源213的输出功率，进而改变加热件211的产热效果。

详述的，所述制冷件215配置为制冷功率输出模块以及设置在放置盘219上的冷却块216，冷却块216由导热材料制成且内部设置有循环冷却管217。制冷功率输出模块配置为制冷机以及与循环冷却管217相连通的流体泵218。上述冷却块216可以采用铝合金块制成，其内部开设有多个流体通道，循环冷却管217采用橡胶软管制成，一端与所述冷却块216相连通，另一端与制冷机以及流体泵218相连通，上述流体泵218在实际应用中可以采用蠕动泵实现。上述流体泵218、制冷机均与控制组件500控制连接，接收并响应于控制组件500输出的控制信号调节冷却块216的温度。

在测温过程中，由于待测件各个位置的温度并不相同，为了获取到各个位置的温度数据，则需要设置更多的温度传感器102，为了利用有限数量的温度传感器102实现采集更多位置的温度数据，优化的，在一实施方式中，所述放置盘219底部设置有驱动放置盘219转动的转动驱动组件400。

上述转动驱动组件400设置于测试台面104的下方，如图4所示，具体包括传动杆401、减速齿轮组402以及转动驱动电机403。上述传动杆401同轴设置于转动盘的底部，通过轴承与测试台面104转动连接，传动杆401远离放置盘219的一端设置有齿轮，上述齿轮经减速齿轮组402与转动驱动电机403传动连接。在特定实施方式中，上述传动杆401与转动驱动电机403之间也可以采用链条传动。上述转动驱动电机403采用伺服电机，且与控制组件500控制连接，接收并响应于控制组件500输出的控制信号驱动放置盘219转动。基于上述技术方案，不仅有利于温度传感器102对待测件的各个位置温度加以检测，也可以利用有限数量的温度传感器102获取的更多的温度检测数据。

在另一实施方式中，所述架体101上滑移设置有至少一个安装滑块，温度传感器102配置为多个且分别设置于安装滑块上。检测组件100还包括用于驱动安装滑块沿架体101移动的滑移驱动件，滑移驱动件与控制组件500控制连接，接收并响应于控制组件500输出的控制信号运动。在本实施方式中，上述滑移驱动件包括设置于架体101上的丝杆传动组件，所述安装滑块设置于丝杆上，丝杆的端部由伺服电机驱动，所述伺服电机与控制组件500控制连接，由此可以精确地调节改变各个温度传感器102的位置。基于上述技术方案，可以根据需要实时调节温度传感器102所在的位置，适用于不同类别待测件的测试。

为了保证待测件能够平稳的放置在放置盘219上，所述放置盘219上可拆卸设置有用于放置待测件的夹具。上述夹具适配于待测件的形状大小。夹具由导热材料制成或第一温度调节件210上连接设置有用于与待测件相接触的热传导件，以便于第一温度调节件210输出的热量或冷量能够准确的传导到待测件上，并且可以使得上述放置盘219可以固定不同类别的待测件及散热模组，适用性更广泛。

本申请实施方式中，所述控制组件500配置为单片机或FPGA控制模块，其设置于测试台面104下方并通过数据排线与各个功能组件电连接。同时，为了方便控制，上述测试台面104侧边还设置有用于操控各个功能组件的操作台面501。

为了能够使得整个红外测温装置更加小型化，本申请实施方式中，所述红外测温装置还集成有数据处理组件，配置为与检测组件100数据连接，接收温度检测信号并基于设定算法进行数据处理，输出处理结果数据。

进一步详述的，上述数据处理组件包括：数据接收单元、数据处理单元、数据存储单元以及数据输出单元。数据接收单元配置为与温度传感器102信号连接，接收温度检测信号并将其转换为温度检测数据并输出；数据处理单元配置有设定的数据算法模块，与数据接收单元及数据存储单元数据连接，接收温度检测数据并基于设定算法模块进行数据处理，生成处理结果数据；数据存储单元配置为接收并存储温度检测数据以及处理结果数据；数据输出单元配置为与数据处理单元及数据存储单元数据连接，响应于外部数据请求信号输出处理结果数据。由于上述各个功能单元均可由现有的，如单片机控制模块实现，在此对其具体工作原理及配置不再赘述。基于上述技术方案，可以使得数据采集、处理在一个装置中完成，集成度更高，使用更方便。

本申请技术方案的有益效果在于：

利用第一温度调节件210模拟需要散热的发热体，如半导体块等，通过将待测件，即散热模组放置到放置盘219上，而后检测散热模组以及待测件各个位置的温度变化，便能够及时得到整个测试过程中待测件的热量变化以及散热模组中热量的散发方向，对于获取散热模组的散热特性具有十分重要的意义。同时，可以利用第二温度调节件220以及气流模拟组建模拟仿真不同的工况环境，即可以在短时间内得到散热模组针对于不同使用工况下所能实现的散热效果，大大提升了测试的效率及准确性。

针对于上述一种红外测温装置控制装置，本申请还提出了一种红外测温装置控制方法，包括如下主要步骤：

S1，基于待测件的种类及散热特性设定测试规程并存储至控制组件500；

S2，基于待测件的种类配置安装夹具并将其与待测件一同固定于放置盘219上；

S3，控制组件500接收指令信息并读取判定待测件的种类及散热特性，选定测试规程；

S4，根据选定测试规程控制各个温度传感器102的位置、加热组件的加热功率、放置盘219的转动速度、数据采集的频率、气流的流速、气流的流向中的一项或多项状态；

S5，获取并存储温度传感器102采集到的温度检测数据并基于设定算法加以处理，生成处理结果数据。

应当指出的是，上述步骤并非必须按照编号顺序执行，在此编号顺序仅做说明，方便示意。

上述步骤S1中，待测件，即散热模组的散热特性是指各个种类的散热模组针对于特定发热体或不同发热体所能实现的散热效果，例如散热模组表面的温度高低、热量传导方向等特性参数。由此各个不同的待测件会对应不同的测试方法流程，上述方法流程可以转化为测试规程，类似于计算机程序存储于控制组件500中，例如存储在于单片机控制模块相连接的RAM存储芯片中。

上述步骤S3中，用户只需要通过操作台面501将待测件的信息输入至控制组件500中，控制组件500自动匹配并调取对应的测试规程开始测试。

步骤S4中，根据不同种类的待测件，会对测试环境的温度、发热体的温度等参数加以控制，进而更为准确的模拟出真实的工况环境。

相较于现有的技术方案，上述方法可以模拟仿真待测件即散热模组在不同工况环境中，针对于不同发热体所能达到的散热效果，极大地扩展了测温装置的适用范围，提升了测试的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种红外测温装置，其特征在于，包括：

检测组件(100)，包括架体(101)以及设置于架体(101)上的温度传感器(102)，所述架体(101)与待测件之间形成一测温空间(103)，所述温度传感器(102)采集待测件的温度并输出温度检测信号；

温控组件(200)，包括放置盘(219)以及设置于放置盘(219)上的第一温度调节件(210)，配置为用于放置待测件并对待测件进行温度调节；

控制组件(500)，配置为与所述温控组件(200)以及检测组件(100)控制连接，输出控制信号控制第一温度调节件(210)的调节功率以及温度传感器(102)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于，所述架体(101)设置为多根且相邻架体(101)之间设置有密闭隔热罩(105)，形成一密闭测温空间(103)。

3.根据权利要求2所述的红外测温装置，其特征在于，所述温控组件(200)还包括用于调节所述测温空间(103)中环境温度的第二温度调节件(220)；

所述第二温度调节件(220)与所述控制组件(500)控制连接，接收并响应于所述控制组件(500)的控制信号调节测温空间(103)中的环境温度。

4.根据权利要求1或2或3所述的红外测温装置，其特征在于，所述红外测温装置还包括：

气流模拟组件(300)，包括气管(301)、气流喷嘴(302)、气流方向调节件(303)以及气流功率调节件(304)；

其中，所述气流方向调节件(303)以及气流功率调节件(304)配置为与所述控制组件(500)控制连接，接收并响应于所述控制组件(500)的控制信号，调节测温空间(103)中的气流方向及气流强度。

5.根据权利要求4所述的红外测温装置，其特征在于，所述第一温度调节件(210)包括：

加热件(211)，配置为加热功率输出模块以及设置在放置盘(219)上的加热块(212)，所述加热块(212)内部设置有与所述加热功率输出模块电连接的电热丝(214)；和/或

制冷件(215)，配置为制冷功率输出模块以及设置在放置盘(219)上的冷却块(216)，所述冷却块(216)由导热材料制成且内部设置有循环冷却管(217)，所述制冷功率输出模块配置为制冷机以及与所述循环冷却管(217)相连通的流体泵(218)。

6.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于，所述放置盘(219)底部设置有驱动所述放置盘(219)转动的转动驱动组件(400)；

所述转动驱动组件(400)与所述控制组件(500)控制连接，接收并响应于控制组件(500)输出的控制信号驱动所述放置盘(219)转动。

7.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于，所述放置盘(219)上可拆卸设置有用于放置待测件的夹具，所述夹具由导热材料制成；或所述第一温度调节件(210)上连接设置有用于与待测件相接触的热传导件。

8.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于，所述架体(101)上滑移设置有至少一个安装滑块，所述温度传感器(102)配置为多个且分别设置于所述安装滑块上；

所述检测组件(100)还包括用于驱动所述安装滑块沿架体(101)移动的滑移驱动件，所述滑移驱动件与所述控制组件(500)控制连接，接收并响应于所述控制组件(500)输出的控制信号运动。

9.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于，所述红外测温装置还集成有：

数据处理组件，配置为与所述检测组件(100)数据连接，接收所述温度检测信号并基于设定算法进行数据处理，输出处理结果数据。

10.一种红外测温装置控制方法，基于如权利要求1-9中任意一项所述的红外测温装置，其特征在于，包括：

基于待测件的种类及散热特性设定测试规程并存储至控制组件(500)；

基于待测件的种类配置安装夹具并将其与待测件一同固定于放置盘(219)上；

控制组件(500)接收指令信息并读取判定待测件的种类及散热特性，选定测试规程；

根据选定测试规程控制各个温度传感器(102)的位置、加热组件的加热功率、放置盘(219)的转动速度、数据采集的频率、气流的流速、气流的流向中的一项或多项状态；

获取并存储温度传感器(102)采集到的温度检测数据并基于设定算法加以处理，生成处理结果数据。

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