CN115597741A - 一种温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温度测量技术领域，提供了一种温度测量装置，包括测温器、挂板和牵引部，牵引部安转在挂板内，测温器包括外壳、超声波发射器、超声波接收器、液位传感器、数据处理模块和信号收发模块，外壳表面设置有透水孔，挂板表面设置有显示屏，牵引部与外壳连接，用于调节测温器的测量深度，超声波发射器用于向外壳内的液体发射超声波，超声波接收器用于接收超声波发射器发射的超声波，并将超声波信号传输给数据处理模块，液位传感器用于监测测温器的测量深度，并将测量数据通过信号收发模块传输至数据处理模块，实现了自动测量液体中不同深度位置的温度值，具备使用方便和测量精度高的特点。

Description

一种温度测量装置

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，具体是涉及一种温度测量装置。

背景技术

在申请号为200710175593.5,发明名称为"一种用声波测量温度的装置及其方法"的专利文件中，公开了如下测量介质温度的技术方案:利用发射传感器将电信号转换成声波信号并发射，声波信号穿过被测介质，接受传感器接收穿过被测介质后的声波信号，并将声波信号转换成电信号，时间测量单元通过测量发射传感器中的电信号和接受传感器中的电信号的时间差测量声波传输时间，数据处理单元通过声波传输时间计算声速，然后通过声速计算被测介质的温度，能够提高温度测量的准确性。

但是液体的温度和深度在某种情形下存在一定的关系，一方面是因为不同深度的液体靠近的热源温度不同，比如一定季节下的池塘，这是因为它处于地表，水的温度是靠水面上的空气和阳光给的，所以水面的温度会接近周围的温度，而越往下，阳光越弱，水的温度就越低；另一方面是因为不同液体的密度不同，当不同的液体处于同一个容器内时，会出现分层，通过不同密度的两种不同的液体的比热容不一致可知，当周围热源一致的情况下，不同分层内的液体温度也不一致，反过来看，当液体中不同位置的温度不一致时，也可以判断液体出现了分层的问题，以上对比文件中的技术方案并不能自动对液体中不同位置的温度进行测量。

随着近年来滴灌技术的推广使用，工作人员了解到液体温度的不同以及液体的密度不同都会直接影响滴管内液体的流速，如果流速发生误差，直接影响了农作物的施肥量或浇水量，现有的温度测量装置并不能自动对不同深度的液体进行温度测量，当然也就不能有效控制滴管内液体的流速，也无法帮助工作人员判断液体中是否出现了分层或搅拌不均匀的问题，因此能够开发一种自动对不同深度的液体温度进行测量的装置将是一件十分有意义的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度测量装置，旨在解决当使用现有的一种温度测量装置存在不能自动对不同深度的液体进行温度测量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种温度测量装置，包括测温器和挂板，还包括牵引部，所述牵引部安转在挂板内，所述测温器包括外壳，以及安装在外壳内的超声波发射器、超声波接收器、液位传感器、数据处理模块和信号收发模块，所述外壳表面位于超声波发射器、超声波接收器和液位传感器之间的位置设置有透水孔，所述挂板表面设置有显示屏，所述牵引部与外壳连接，用于调节测温器的测量深度；

所述超声波发射器用于向外壳内的液体发射超声波；

所述超声波接收器用于接收超声波发射器发射的超声波，并将超声波信号传输给数据处理模块；

液位传感器用于监测测温器的测量深度，并将测量数据通过信号收发模块传输至数据处理模块；

数据处理模块用于计算超声波信号的频率大小，并根据计算的超声波信号频率计算出与之对应的温度，并将温度以数字的形式在显示屏内显示，显示屏用于将测温器的测量深度以数字的形式在显示屏内显示。

作为本发明的进一步方案，所述数据处理模块包括：

延时器，用于按照一定的频率启动牵引部，牵引部用于调节超声波发射器在液体中的深度；

分析单元，用于分析超声波接收器接收的超声波信号和与之对应的信号频率，并计算超声波信号的振幅；

比对单元，用于将分析单元计算的频率与存储的对应关系表进行比对，对应关系表中的参数包括介质种类、超声波频率、超声波速度以及温度，根据介质种类和超声波频率得到超声波速度，根据超声波速度得到被测液体的实时温度；

温度输出单元，用于将被测液体的实时温度以数字的形式显示在显示屏内。

作为本发明的进一步方案，所述牵引部包括驱动件、定滑轮和牵引绳，所述驱动件和定滑轮安装在挂板内，所述驱动件包括驱动马达和卷绕轮，所述驱动马达通过驱动轴连接卷绕轮，所述牵引绳的一端连接在外壳上端，另一端缠绕在卷绕轮表面。

作为本发明的进一步方案，所述外壳包括上壳体、中间壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体安装在中间壳体的两端，所述中间壳体表面设置有透水孔，所述上壳体上端连接有吊环，所述牵引绳连接在吊环内，所述超声波发射器安装在上壳体内，所述超声波接收器安装在中间壳体内，所述液位传感器安装在下壳体上方与中间壳体连通的位置，所述数据处理模块和信号收发模块安装在下壳体下方的密封腔内，所述密封腔内还安装有电源模块。

作为本发明的进一步方案，所述挂板上方开设有安装槽，所述驱动件和定滑轮安装在安装槽内，所述挂板内表面开设有导轨，所述上壳体表面连接有固定块，所述固定块滑动连接在导轨内。

作为本发明的进一步方案，所述挂板表面开设有安装孔，所述安装孔内安装有固定部，所述固定部包括橡胶吸嘴、滑杆、拉环和弹簧，所述滑杆贯穿安装孔，所述橡胶吸嘴和拉环连接在滑杆的两端，所述弹簧连接在挂板与橡胶吸嘴之间。

作为本发明的进一步方案，所述挂板的纵截面为弯钩形。

本发明的有益效果是：当测温器处于液体内的某一位置时，超声波发射器向外壳内的液体发送超声波，数据处理模块用于根据超声波信号频率计算出与之对应的温度，并将温度以数字的形式在显示屏内显示，同时还能够再次启动牵引部，用于调节超声波发射器在液体中的深度，并再次对该液体中的另一深度进行温度测量，如此循环往复，实现了自动测量液体中不同深度位置的温度值，便于工作人员了解液体内是否存在分层或液体周围是否有热源，有助于控制液体的流速和液体混合的均匀性，具备使用方便和测量精度高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例一种温度测量装置与容器的安装示意图。

图2为本发明实施例中测温器的结构示意图。

图3为本发明实施例中外壳的立体图。

图4为本发明实施例中挂板的结构示意图。

图5为本发明实施例中挂板的立体图。

图6为本发明实施例中牵引部的结构示意图。

图7为本发明实施例中测温器与挂板的装配示意图。

图8为本发明图1中a的局部放大图。

附图标记：1-测温器、11-外壳、111-上壳体、1111-吊环、1112-固定块、112-中间壳体、113-下壳体、12-超声波发射器、13-超声波接收器、14-液位传感器、15-数据处理模块、16-电源模块、17-信号收发模块、2-挂板、21-导轨、22-固定部、221-橡胶吸嘴、222-滑杆、223-拉环、224-弹簧、23-显示屏、24-安装孔、25-安装槽、3-牵引部、31-驱动件、32-定滑轮、33-牵引绳、4-容器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图7，本发明实施例提供的一种温度测量装置，包括测温器1和挂板2，还包括牵引部3，所述牵引部3安转在挂板2内，所述测温器1包括外壳11，以及安装在外壳11内的超声波发射器12、超声波接收器13、液位传感器14、数据处理模块15和信号收发模块17，所述外壳11表面位于超声波发射器12、超声波接收器13和液位传感器14之间的位置设置有透水孔，所述挂板2表面设置有显示屏23，所述牵引部3与外壳11连接，用于调节测温器1的测量深度；

所述超声波发射器12用于向外壳11内的液体发射超声波；

所述超声波接收器13用于接收超声波发射器12发射的超声波，并将超声波信号传输给数据处理模块15；

液位传感器14用于监测测温器1的测量深度，并将测量数据通过信号收发模块17传输至数据处理模块15；

数据处理模块15用于计算超声波信号的频率大小，并根据计算的超声波信号频率计算出与之对应的温度，并将温度以数字的形式在显示屏23内显示，显示屏23用于将测温器1的测量深度以数字的形式在显示屏23内显示。

进一步的，所述数据处理模块15包括：

延时器，用于按照一定的频率启动牵引部3，牵引部3用于调节超声波发射器12在液体中的深度；

分析单元，用于分析超声波接收器13接收的超声波信号和与之对应的信号频率，并计算超声波信号的振幅；

比对单元，用于将分析单元计算的频率与存储的对应关系表进行比对，对应关系表中的参数包括介质种类、超声波频率、超声波速度以及温度，根据介质种类和超声波频率得到超声波速度，根据超声波速度得到被测液体的实时温度；

温度输出单元，用于将被测液体的实时温度以数字的形式显示在显示屏23内。

在本发明实施例中，液位传感器14是利用不同液位高度下水压的不同这一原理进行测量液位高度的，当测温器1处于液体内的某一位置时，液体通过透水孔进入外壳11内，透水孔的孔径较小，能够自动过滤液体中的杂质，防止杂质影响测量精度，超声波发射器12向外壳11内的液体发送超声波，数据处理模块15用于根据超声波信号频率计算出与之对应的温度，并将温度以数字的形式在显示屏23内显示，同时还能够再次启动牵引部3，用于调节超声波发射器12在液体中的深度，并再次对该液体中的另一深度进行温度测量，如此循环往复，实现了自动测量液体中不同深度位置的温度值，具备使用方便和测量精度高的特点。

请参阅图1至图6，本发明的一个实施例中，所述牵引部3包括驱动件31、定滑轮32和牵引绳33，所述驱动件31和定滑轮32安装在挂板2内，所述驱动件31包括驱动马达和卷绕轮，所述驱动马达通过驱动轴连接卷绕轮，所述牵引绳33的一端连接在外壳11上端，另一端缠绕在卷绕轮表面。

进一步的，所述外壳11包括上壳体111、中间壳体112和下壳体113，所述上壳体111和下壳体113安装在中间壳体112的两端，所述中间壳体112表面设置有透水孔，所述上壳体111上端连接有吊环1111，所述牵引绳33连接在吊环1111内，所述超声波发射器12安装在上壳体111内，所述超声波接收器13安装在中间壳体112内，所述液位传感器14安装在下壳体113上方与中间壳体112连通的位置，所述数据处理模块15和信号收发模块17安装在下壳体113下方的密封腔内，所述密封腔内还安装有电源模块16。

在本发明实施例中，上壳体111、中间壳体112和下壳体113均采用耐腐蚀和强度高的金属材质或玻璃制作而成，延时器用于控制驱动件31中的驱动马达按照一定的频率开启和关闭，驱动马达开启时，驱动件31通过卷绕或释放牵引绳33的方式可达到调节测温器1在容器4或液体内部高度的目的，由于测温器1可以按照均匀的梯度或高度差分布在液体内，从而实现了测温器1自动测量不同深度下的液体的温度值。

请参阅图1至图8，本发明的一个实施例中，所述挂板2上方开设有安装槽25，所述驱动件31和定滑轮32安装在安装槽25内，所述挂板2内表面开设有导轨21，所述上壳体111表面连接有固定块1112，所述固定块1112滑动连接在导轨21内，当测温器1需要收纳时，驱动件31通过牵引绳33带动测温器1沿着导轨21进入挂板2内，固定块1112与导轨21之间的配合，使得测温器1只能沿着导轨21滑动，却无法发生转动，因此当驱动件31关闭后，测温器1便会固定在挂板2内，便于工作人员携带。

进一步的，所述挂板2表面开设有安装孔24，所述安装孔24内安装有固定部22，所述固定部22包括橡胶吸嘴221、滑杆222、拉环223和弹簧224，所述滑杆222贯穿安装孔24，所述橡胶吸嘴221和拉环223连接在滑杆222的两端，所述弹簧224连接在挂板2与橡胶吸嘴221之间,所述弹簧224活动套设在滑杆222表面。

进一步的，所述挂板2的纵截面为弯钩形，弯钩形的挂板2可以挂在容器4开口处的壁沿上。

在本发明实施例中，该测量装置安装时，首先使用手指拉动拉环223，使得橡胶吸嘴221朝着靠近显示屏23的一侧移动，然后将弯钩形的挂板2挂在容器4开口处的壁沿上，此时测温器1位于容器4内侧，橡胶吸嘴221和显示屏23位于容器4外侧，最后松开拉环223，弹簧224的弹力能够将橡胶吸嘴221挤压吸附在容器4外侧，驱动件31启动后，能够将缠绕在卷绕轮表面的牵引绳33释放一定的长度，测温器1在自身重力下能够在容器4内的液体中下降同样的高度后停止，此时测温器1便可以测出该位置液体的温度值，现有技术中，超声波的频率与超声波的速度是相对应的，以液体为纯净水为例，超声波在液体中的速度与温度之间的公式为：v=1468+3.68(t-10)-0.0279(t-10)²，其中，v表示超声波传播速度，t表示液体实时温度，超声波频率与温度之间的对应关系表如下：

发明工作原理：驱动件31通过卷绕或释放牵引绳33的方式可达到调节测温器1在容器4内部高度的目的，当测温器1处于液体内的某一位置时，液体通过透水孔进入中间壳体112内，透水孔的孔径较小，能够防止液体中的杂质进入中间壳体112内，防止杂质影响测量精度，超声波发射器12向中间壳体112内的液体发送超声波，超声波接收器13用于接收超声波发射器12发射的超声波，并将超声波信号传输给数据处理模块15，数据处理模块15中的分析单元用于分析超声波接收器13接收的超声波信号和与之对应的数频率，并计算超声波信号的振幅，数据处理模块15中的比对单元，用于将分析单元计算的频率与存储的对应关系表进行比对，得到被测液体的实时温度，数据处理模块15中的温度输出单元，用于将被测液体的实时温度以数字的形式显示在显示屏23内，用户可直接在显示屏23上查看液体内某一位置的温度值，当显示屏23内显示某一位置的温度值的同时，延时器再次启动驱动件31，用于调节超声波发射器12在液体中的深度，一定时间后关闭驱动件31，可再次对该液体中的另一深度进行温度测量，如此循环往复，实现了自动测量液体中不同深度位置的温度值，具备使用方便和测量精度高的特点，便于工作人员了解液体内是否存在分层或液体周围是否有热源，有助于控制液体的流速和液体混合的均匀性，当液体中某一位置的温度测量值出现异常时，能够提醒工作人员容器4内的液体中可能出现了分层，或容器4在该位置出现了热源，出现分层时，工作人员可通过搅拌液体的方式，使不同密度的液体能够混合均匀，出现了热源时，可通过增设隔热板或隔热罩的方式隔绝热源，从而确保滴管内的液体能够匀速滴落。

对于本领域技术人员而言，虽说明了本发明的几个实施方式以及实施例，但这些实施方式以及实施例是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种温度测量装置，包括测温器和挂板，其特征在于，还包括牵引部，所述牵引部安转在挂板内，所述测温器包括外壳，以及安装在外壳内的超声波发射器、超声波接收器、液位传感器、数据处理模块和信号收发模块，所述外壳表面位于超声波发射器、超声波接收器和液位传感器之间的位置设置有透水孔，所述挂板表面设置有显示屏，所述牵引部与外壳连接，用于调节测温器的测量深度；

所述超声波发射器用于向外壳内的液体发射超声波；

所述超声波接收器用于接收超声波发射器发射的超声波，并将超声波信号传输给数据处理模块；

液位传感器用于监测测温器的测量深度，并将测量数据通过信号收发模块传输至数据处理模块；

数据处理模块用于计算超声波信号的频率大小，并根据计算的超声波信号频率计算出与之对应的温度，并将温度以数字的形式在显示屏内显示，显示屏用于将测温器的测量深度以数字的形式在显示屏内显示。

2.根据权利要求1所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述数据处理模块包括：

延时器，用于按照一定的频率启动牵引部，牵引部用于调节超声波发射器在液体中的深度；

分析单元，用于分析超声波接收器接收的超声波信号和与之对应的信号频率，并计算超声波信号的振幅；

比对单元，用于将分析单元计算的频率与存储的对应关系表进行比对，对应关系表中的参数包括介质种类、超声波频率、超声波速度以及温度，根据介质种类和超声波频率得到超声波速度，根据超声波速度得到被测液体的实时温度；

温度输出单元，用于将被测液体的实时温度以数字的形式显示在显示屏内。

3.根据权利要求2所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述牵引部包括驱动件、定滑轮和牵引绳，所述驱动件和定滑轮安装在挂板内，所述驱动件包括驱动马达和卷绕轮，所述驱动马达通过驱动轴连接卷绕轮，所述牵引绳的一端连接在外壳上端，另一端缠绕在卷绕轮表面。

4.根据权利要求3所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述外壳包括上壳体、中间壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体安装在中间壳体的两端，所述中间壳体表面设置有透水孔，所述上壳体上端连接有吊环，所述牵引绳连接在吊环内，所述超声波发射器安装在上壳体内，所述超声波接收器安装在中间壳体内，所述液位传感器安装在下壳体上方与中间壳体连通的位置，所述数据处理模块和信号收发模块安装在下壳体下方的密封腔内，所述密封腔内还安装有电源模块。

5.根据权利要求4所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述挂板上方开设有安装槽，所述驱动件和定滑轮安装在安装槽内，所述挂板内表面开设有导轨，所述上壳体表面连接有固定块，所述固定块滑动连接在导轨内。

6.根据权利要求1所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述挂板表面开设有安装孔，所述安装孔内安装有固定部，所述固定部包括橡胶吸嘴、滑杆、拉环和弹簧，所述滑杆贯穿安装孔，所述橡胶吸嘴和拉环连接在滑杆的两端，所述弹簧连接在挂板与橡胶吸嘴之间。

7.根据权利要求6所述的一种温度测量装置，其特征在于，所述挂板的纵截面为弯钩形。

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