CN116256077A - 一种测温装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测温装置及其控制方法，涉及温度测量技术领域。测温装置包括第一模块，用于测量热电偶的冷端的温度和冷端的两个连接点之间的热电势；第二模块，用于调节和测量热电偶的热端的温度；与第一模块和第二模块连接的控制模块，用于在热端接入第二模块的情况下，控制第二模块调节热端的温度，并基于温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，确定两个连接点的极性是否接反，以及在接反的情况下控制第一模块调整两个连接点的极性连接。本申请实施例提供的测温装置，可以实现冷端极性自适应调整、自动识别热电偶的类型以及自动检查热电偶的连接充分性，无需用户人工进行上述调整、识别和检查，解决了用户学习成本较高的问题。

Description

一种测温装置及其控制方法

技术领域

本申请属于温度测量技术领域，尤其涉及一种测温装置及其控制方法。

背景技术

热电偶通常包括两种不同的导体，两种导体各自的两端相互连接构成回路，且两个结点处的温度不同时，回路中将产生相应的热电势。利用该热电特性，热电偶可应用于温度测量技术领域。例如，当热电偶应用于测温装置中，热电偶的两种导体各自的一端相互焊接，构成热端(也称工作端)，两种导体各自的另一端开路，构成冷端(也称参考端或自由端)。当热端的温度和冷端的温度之间存在温差时，冷端的两个连接点之间(即两种导体之间)产生相应的热电势。

由于热电偶的冷端有极性之分，即冷端的两个连接点的极性不同，因此在实际应用过程中，需要保证冷端的两个连接点与测温装置之间极性连接正确，否则测温结果会出现异常。为此，用户需要确定冷端的两个连接点的极性，这给用户带来了较高的学习成本。

发明内容

本申请提供了一种测温装置及其控制方法，旨在解决传统的测温装置存在的学习成本较高的技术问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种测温装置，包括：

第一模块，用于测量热电偶的冷端的温度和冷端的两个连接点之间的热电势；

第二模块，用于调节和测量热电偶的热端的温度；

控制模块，与第一模块和第二模块连接，用于在热端接入第二模块的情况下，控制第二模块调节热端的温度，并基于温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，确定两个连接点的极性是否接反，以及在两个连接点的极性接反的情况下控制第一模块调整两个连接点的极性连接。

作为第一方面的一种可选实施方式，第一模块包括：

第一温度传感器，用于测量冷端的温度；

电压采集模块，具有第一采集端和第二采集端，用于采集冷端的两个连接点之间的热电势；

极性切换模块，具有与第一采集端连接的第一连接端、与第二采集端连接的第二连接端、用于与一个连接点连接的第三连接端、以及用于与另一个连接点连接的第四连接端；

控制模块还连接第一温度传感器、电压采集模块和极性切换模块，用于获取冷端的温度和热电势，以及用于在两个连接点的极性接反的情况下控制极性切换模块从第一模式切换为第二模式，第一模式为交叉模式，第二模式为直连模式，或第一模式为直连模式，第二模式为交叉模式；

在直连模式下，极性切换模块的第一连接端和第三连接端连接，第二连接端和第四连接端连接；

在交叉模式下，极性切换模块的第一连接端和第四连接端连接，第二连接端和第三连接端连接。

作为第一方面的一种可选实施方式，极性切换模块包括：

双刀双掷继电器，配置为两个动端分别连接第一连接端和第二连接端，一个动端对应的两个不动端分别连接第三连接端和第四连接端，另一个动端对应的两个不动端分别连接第四连接端和第三连接端；

电子开关，配置为与双刀双掷继电器的线圈串联，并串联在工作电源和地之间，控制模块还连接电子开关，用于在两个连接点的极性接反的情况下改变电子开关的通断状态，以控制两个动端切换连接位置。

作为第一方面的一种可选实施方式，测温装置还包括第一上拉电阻和第一下拉电阻，第一上拉电阻串联在工作电源和第三连接端之间，第一下拉电阻串联在地和第四连接端之间。

作为第一方面的一种可选实施方式，在两个连接点的极性未接反的情况下，控制模块还用于基于温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，确定热电偶的类型。

作为第一方面的一种可选实施方式，控制模块通过多项式拟合方式识别热电偶的类型，不同的多项式对应不同类型的热电偶。

作为第一方面的一种可选实施方式，在热端接入第二模块和冷端的两个连接点接入第一模块的情况下，控制模块还用于基于热电势和阈值电压之间的大小关系，确定热端的两种导体之间的焊接质量是否良好，和/或确定两个连接点与第一模块之间的接触连接质量是否良好。

作为第一方面的一种可选实施方式，测温装置还包括第三模块，在确定热端的两种导体之间的焊接质量不良好，和/或确定两个连接点与第一模块之间的接触连接质量不良好的情况下，控制模块还用于控制第三模块输出提示信息，提示信息用于提示用户检查热电偶的连接充分性。

作为第一方面的一种可选实施方式，第二模块包括：

第一接入端，用于与热端连接；

第二温度传感器，用于测量热端的温度；

温度调节模块，用于调节热端的温度；

控制模块还连接第二温度传感器和温度调节模块，用于获取热端的温度，以及用于在热端接入第一接入端的情况下，控制温度调节模块调节热端的温度。

作为第一方面的一种可选实施方式，测温装置还包括：

与控制模块连接的检测模块，用于在热端接入第二模块的第一接入端的情况下，向控制模块提供第一检测信号，以及用于在热端未接入第二模块的第一接入端的情况下，向控制模块提供第二检测信号；

控制模块还用于根据第一检测信号确定热端接入第二模块，以及用于根据第二检测信号确定热端未接入第二模块。

作为第一方面的一种可选实施方式，检测模块包括第二上拉电阻和安装于第一接入端的机械开关，第二上拉电阻的第一端连接工作电源，第二端连接机械开关的第一端和控制模块，机械开关的第二端接地；

在热端接入第二模块的第一接入端的情况下，机械开关断开，第二上拉电阻的第二端的电压为第一检测信号；

在热端未接入第二模块的第一接入端的情况下，机械开关闭合，第二上拉电阻的第二端的电压为第二检测信号。

作为第一方面的一种可选实施方式，控制模块还用于在热端的温度达到阈值温度的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

作为第一方面的一种可选实施方式，测温装置还包括：

显示模块，与控制模块连接，用于显示测温装置测量的介质的温度以及热电偶的类型。

作为第一方面的一种可选实施方式，测温装置还包括：

电源模块，用于为测温装置内的各个模块供电，控制模块还用于通过开关电路分别控制各个模块的上电状态。

本申请实施例的第二方面提供了一种测温装置的控制方法，包括：

在热电偶的热端接入测温装置的第二模块的情况下，调节热端的温度；

获取温度调节后热端的温度、热电偶的冷端的温度以及冷端的两个连接点之间的热电势；

根据温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，确定两个连接点的极性是否接反；

在两个连接点的极性接反的情况下，控制测温装置的第一模块调整两个连接点的极性连接。

作为第二方面的一种可选实施方式，根据温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，确定两个连接点的极性是否接反之后，控制方法还包括：

在两个连接点的极性未接反的情况下，根据温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，识别热电偶的类型。

作为第二方面的一种可选实施方式，根据温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，识别热电偶的类型，包括：

基于多项式拟合方式，将温度调节后热端的温度与冷端的温度代入不同的多项式，并计算不同的多项式中热端的温度对应的第一电势和冷端的温度对应的第二电势，不同的多项式对应不同类型的热电偶；

根据不同的多项式中第一电势、第二电势与温度调节后的热电势，从不同的多项式中确定温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势符合的第一多项式，以识别热电偶的类型。

作为第二方面的一种可选实施方式，根据不同的多项式中第一电势、第二电势与温度调节后的热电势，从不同的多项式中确定温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势符合的第一多项式，以识别热电偶的类型，包括：

将不同的多项式中第一电势和第二电势之间的电势差分别与温度调节后的热电势进行比较，并根据比较结果从不同的多项式中确定温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势符合的第一多项式；

再次调节热端的温度，并获取再次调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势；

基于再次调节后热端的温度、冷端的温度、热电势以及第一多项式，验证第一多项式；

基于验证通过后的第一多项式，识别热电偶的类型。

作为第二方面的一种可选实施方式，根据温度调节后热端的温度、冷端的温度以及热电势，识别热电偶的类型之后，控制方法还包括：

开启测温模式；

在热端的温度达到阈值温度，和/或热电势达到阈值电压的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

作为第二方面的一种可选实施方式，调节热端的温度之前，控制方法还包括：

在热端接入第二模块和两个连接点接入第一模块的情况下，获取温度调节前两个连接点之间的第一热电势；

根据第一热电势和阈值电压之间的大小关系，确定热端的两种导体之间的焊接质量是否良好，和/或确定两个连接点与第一模块之间的接触连接质量是否良好。

作为第二方面的一种可选实施方式，第一热电势和阈值电压之间的大小关系，确定热端的两种导体之间的焊接质量是否良好，和/或确定两个连接点与第一模块之间的接触连接质量是否良好之后，控制方法还包括：

在确定热端的两种导体之间的焊接质量不良好，和/或确定两个连接点与第一模块之间的接触连接质量不良好的情况下，控制测温装置的第三模块输出提示信息，提示信息用于提示用户检查热电偶的连接充分性。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

该测温装置能够通过第一模块测量热电偶的冷端的温度和热电偶的冷端的两个连接点之间的热电势，通过第二模块调节和测量热电偶的热端的温度，以及通过第一模块调整两个连接点的极性连接。即在热电偶的热端接入第二模块的情况下，控制模块能够控制第二模块调节热端的温度，并基于温度调节后热端的温度、冷端的温度以及冷端的两个连接点之间的热电势，确定冷端的两个连接点的极性是否接反，并在两个连接点的极性接反的情况下控制第一模块调整两个连接点的极性连接，实现冷端极性自适应调整功能，无需用户确定冷端的两个连接点的极性，从而解决传统的测温装置存在的用户学习成本较高的技术问题。

附图说明

图1示出了本申请一实施例提供的测温装置的第一种结构示意图；

图2示出了本申请一实施例提供的第一模块的结构示意图；

图3示出了本申请一实施例提供的极性切换模块的结构示意图；

图4示出了本申请一实施例提供的热电偶的冷端补偿结构示意图；

图5示出了本申请一实施例提供的测温装置的第二种结构示意图；

图6示出了本申请一实施例提供的工作电源的原理图；

图7示出了本申请一实施例提供的检测模块的结构示意图；

图8示出了本申请一实施例提供的测温装置的控制方法的流程示意图。

图示说明：

10、测温装置；11、第一模块；12、第二模块；13、控制模块；14、预警模块；15、显示模块；16、电源模块；17、数据传输控制接口；18、开关电路；19、检测模块；20、热电偶；21、热端；22、冷端；

111、第一温度传感器；112、电压采集模块；113、极性切换模块；114、双刀双掷继电器；115、电子开关；121、第一接入端；122、第二温度传感器；123、温度调节模块；

A、第一连接点；B、第二连接点；IN1、第一采集端；IN2、第二采集端；a、第一连接端；b、第二连接端；c、第三连接端；d、第四连接端；a1、第一动端；b1、第二动端；c1、第一不动端；c2、第二不动端；d1、第三不动端；d2、第四不动端；

KA、线圈；V1、工作电源；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第一上拉电阻；R4、第一下拉电阻；R5、第二上拉电阻；R6、偏置电阻；K1、机械开关。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

热电偶通常包括两种不同的导体，两种导体各自的两端相互连接构成回路，且两个结点处的温度不同时，回路中将产生相应的热电势。利用该热电特性，热电偶可应用于温度测量技术领域。例如，当热电偶应用于测温装置中，热电偶的两种导体各自的一端相互焊接，构成热端，两种导体各自的另一端开路，构成冷端。当热端的温度和冷端的温度之间存在温差时，冷端的两个连接点之间产生相应的热电势。

热电偶的冷端有极性之分，即冷端的两个连接点的极性不同。由于冷端的两个连接点之间的热电势与热端的温度和冷端的温度之间的温差正相关。因此在一个示例中，热端的温度与冷端的温度之间的温差为正时，即热端的温度大于冷端的温度时，将电势较高的连接点作为正极，电势较低的连接点作为负极_。另一个示例中，热端的温度与冷端的温度之间的温差为负时，即热端的温度小于冷端的温度时，将电势较高的连接点作为正极，电势较低的连接点作为负极。换言之，连接点的极性在上述不同的示例中相反。

由上述可知，在实际应用过程中，需要保证冷端的两个连接点与测温装置之间极性连接正确，否则测温结果会出现异常。为此，在一些应用场景下，用户需要分辨两种不同的导体的材料，并根据材料的导电特性确定两种导体中哪一个导体为正极，哪一个导体为负极，从而确定两个连接点的极性，这给用户带来了较高的学习成本。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种测温装置及其控制方法，用于实现冷端极性自适应调整功能，无需用户确定冷端的两个连接点的极性，以降低用户的学习成本。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本申请一实施例提供的测温装置的第一种结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

如图1所示，本实施例提供的测温装置10包括第一模块11、第二模块12和控制模块13，第一模块11和第二模块12分别与控制模块13连接。

需要说明的是，在测温装置10用于测量介质(液体、气体等)的温度之前，测温装置10可用于确定热电偶20的冷端22极性是否接反。此时，热电偶20的热端21用于连接第二模块12，冷端22的两个连接点用于连接第一模块11，两个连接点分别为第一连接点A和第二连接点B。

其中，第一模块11用于测量热电偶20的冷端22的温度和冷端22的两个连接点之间的热电势，第二模块12用于调节和测量热电偶20的热端21的温度。在热端21接入第二模块12的情况下，控制模块13用于控制第二模块12调节热端21的温度，并基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及第一连接点A和第二连接点B之间的热电势，确定两个连接点的极性是否接反，以及在两个连接点的极性接反的情况下控制第一模块11调整两个连接点的极性连接，实现冷端22极性自适应调整功能。

在调节热端21的温度之前，热端21的温度与冷端22的温度基本相同，此时两个连接点之间的热电势为零。为了确定两个连接点的极性是否接反，可以通过调节热端21的温度，使得热端21的温度和冷端22的温度之间产生温差，以便冷端22的两个连接点之间产生相应的热电势，从而利用温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势确定两个连接点的极性是否接反。

作为一种示例，基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，可以通过多种方式确定两个连接点的极性是否接反，本实施例对此不做具体限定。

作为一种示例，根据热端21的温度与冷端22的温度之间的温差以及冷端22的两个连接点之间的热电势确定两个连接点的极性是否接反。

例如，当热端21的温度与冷端22的温度之间的温差大于零，且第一连接点A和第二连接点B之间的热电势大于零，则确定两个连接点的极性未接反。当热端21的温度与冷端22的温度之间的温差小于零，且第一连接点A和第二连接点B之间的热电势小于零，则确定两个连接点的极性未接反。

又例如，当热端21的温度与冷端22的温度之间的温差大于零，且第一连接点A和第二连接点B之间的热电势小于零，则确定两个连接点的极性接反。当热端21的温度与冷端22的温度之间的温差小于零，且第一连接点A和第二连接点B之间的热电势大于零，则确定两个连接点的极性接反。

在本实施例中，通过调节热端21的温度，以产生温差和相应的热电势，以确定两个连接点的极性是否接反，具有实施简单、温度调节方便的优点。

作为一种示例，当控制第二模块12调节热端21的温度升高时，热端21的温度与冷端22的温度之间的温差为正。相应地，冷端22的两个连接点之间的热电势也应为正。若第一模块11测量到的两个连接点之间的热电势为负，则可以确定两个连接点的极性接反，需要控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接。

作为一种示例，当控制模块13调节热端21的温度降低时，热端21的温度与冷端22的温度之间的温差为负。相应地，两个连接点之间的热电势也应为负。若第一模块11测量到的两个连接点之间的热电势为正，则可以确定两个连接点的极性接反，需要控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接。

应理解，第一模块11中应设置有分别与两个连接点连接的第一极性端(图中未示出)和第二极性端(图中未示出)。

例如，当第一连接点A和第一极性端连接，第二连接点B和第二极性端连接。那么，两个连接点的极性接反的情况是指，第一极性端和第一连接点A之间的极性相反，第二极性端和第二连接点B的极性相反。那么，本实施例中，控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接是指，控制第一连接点A和第二极性端连接，控制第二连接点B和第一极性端连接。

例如，当第二连接点B和第一极性端连接，第一连接点A和第二极性端连接。那么，两个连接点的极性接反的情况是指，第一极性端和第二连接点B之间的极性相反，第二极性端和第一连接点A的极性相反。那么，本实施例中，控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接是指，控制第一连接点A和第一极性端连接，控制第二连接点B和第二极性端连接。

本实施例对温度调节后热端21的温度的数值不做限定，即热端21的温度升高或者降低的温度数值不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。

本实施例对第一模块11、第二模块12和控制模块13的结构不做具体限定。例如，控制模块13可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。

综上所述，本实施例提供的测温装置10，在热电偶20的热端21接入第二模块12的情况下，控制模块13能够控制第二模块12调节热端21的温度，并基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及两个连接点之间的热电势，确定冷端22的两个连接点的极性是否接反，并在两个连接点的极性接反的情况下控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接，实现冷端22极性自适应调整功能，无需用户确定冷端22的两个连接点的极性，从而解决传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

如图2所示，在本申请的另一实施例中，第一模块11包括分别与控制模块13连接的第一温度传感器111、电压采集模块112和极性切换模块113。

第一温度传感器111用于测量冷端22的温度。可选地，第一温度传感器111接触连接冷端22，即采用接触式测量方式测量冷端22的温度。可选地，第一温度传感器111不接触冷端22，即采用非接触式测量方式测量冷端22的温度，例如红外线测量方式。

电压采集模块112具有第一采集端IN1和第二采集端IN2，用于采集冷端22的两个连接点之间的热电势。可选地，电压采集模块112还包括放大器和模数转换器，放大器用于放大两个连接点之间的热电势对应的模拟信号，模数转换器用于对放大后的模拟信号进行处理，以得到相应的数字信号，从而方便信号传输。

为了让第一模块11具备自适应调整两个连接点的极性连接的功能，本实施例提供的第一模块11还包括极性切换模块113，极性切换模块113具有与第一采集端IN1连接的第一连接端a、与第二采集端IN2连接的第二连接端b、用于与一个连接点连接的第三连接端c、以及用于与另一个连接点连接的第四连接端d。例如，第三连接端c可以与第一连接点A连接，第四连接端d可以与第二连接点B连接。

可选地，该第三连接端c为上述的第一极性端，第四连接端d为上述的第二极性端。

控制模块13用于获取冷端22的温度和两个连接点之间的热电势，以及用于在两个连接点的极性接反的情况下控制极性切换模块113从第一模式切换为第二模式。其中，第一模式为交叉模式，第二模式为直连模式，或第一模式为直连模式，第二模式为交叉模式。

在直连模式下，极性切换模块113的第一连接端a和第三连接端c连接，第二连接端b和第四连接端d连接。

在交叉模式下，极性切换模块113的第一连接端a和第四连接端d连接，第二连接端b和第三连接端c连接。

例如，当极性切换模块113处于直连模式时，此时若冷端22的两个连接点的极性接反，可以将极性切换模块113从直连模块切换为交叉模式。该设置可以实现冷端22极性自适应调整功能，避免用户重新连接两个连接点，既降低用户学习成本，又提高接线效率。

同理，当极性切换模块113处于交叉模式时，此时若冷端22的两个连接点的极性接反，可以将极性切换模块113从交叉模块切换为直连模式。

本实施例对极性切换模块113的结构不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。例如，可以通过多个开关控制第一连接端a、第二连接端b、第三连接端c和第四连接端d之间的连接关系，也可以通过继电器及其触点控制第一连接端a、第二连接端b、第三连接端c和第四连接端d之间的连接关系。

本实施例将第一温度传感器111、电压采集模块112和极性切换模块113集成在第一模块11中，使得第一模块11具备测量冷端22的温度和冷端22的两个连接点之间的热电势以及自适应调整冷端22的极性的功能，具有结构简单、集成程度高、占用空间小的优点。

如图3所示，作为本实施例的一种可选实施方式，极性切换模块113包括双刀双掷继电器114和电子开关115。

双刀双掷继电器114包括两个动端，分别为第一动端a1和第二动端b1。第一动端a1对应有两个不动端，分别为第一不动端c1和第二不动端c2，第二动端b1对应有两个不动端，分别为第三不动端d1和第四不动端d2。

第一动端a1与第一连接端a连接，第二动端b1与第二连接端b连接，第一不动端c1与第三连接端c连接，第二不动端c2与第四连接端d连接，第三不动端d1与第四连接端d连接，第四不动端d2与第三连接端c连接。

电子开关115配置为与双刀双掷继电器114的线圈KA串联，并串联在工作电源V1和地之间。控制模块13还连接电子开关115，用于在两个连接点的极性接反的情况下改变电子开关115的通断状态，以控制两个动端切换连接位置。

例如，在电子开关115断开的情况下，双刀双掷继电器114的线圈KA失电，极性切换模块113处于直连模式。在电子开关115闭合的情况下，双刀双掷继电器114的线圈KA得电，双刀双掷继电器114的两个动端动作，使得极性切换模块113从直连模式切换为交叉模式。

本实施例对电子开关115的结构不做具体限定。作为一种示例，电子开关115可以是PMOS(positive channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)，PMOS的源极连接线圈KA，栅极连接控制模块13，栅极还通过第一电阻R1连接工作电源V1，漏极通过第二电阻R2接地。例如，在控制模块13输出低电平时，PMOS导通；输出高电平时，PMOS截止。

本实施例提供的测温装置10，通过双刀双掷继电器114和电子开关115实现极性切换模块113的功能，具有实施方案简单、成本较低的优点。

如图4所示，作为本实施例的一种可选实施方式，测温装置10还包括第一上拉电阻R3和第一下拉电阻R4，第一上拉电阻R3串联在工作电源V1和第三连接端c之间，第一下拉电阻R4串联在地和第四连接端d之间。

在本实施例中，通过设置第一上拉电阻R3和第一下拉电阻R4，可以给电压采集模块112提供偏置电压，可用于检测热电偶20的连接充分性，其检测原理将在下文描述。

在上述任一实施例中，在两个连接点的极性未接反的情况下，控制模块13还用于基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定热电偶20的类型。

可选地，根据温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，可以通过查询分度表的方式，或者通过多项式拟合的方式，识别确定热电偶20的类型。其中，不同的多项式对应不同类型的热电偶20。

作为一种示例，可以根据标准NIST ITS-90(热电偶温度计算拟合多项式系数)，基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定热电偶20的类型。

例如，在确定热端21的温度的情况下，可以计算出不同多项式中热端21的温度对应的第一电势，在确定冷端22的温度的情况下，可以计算出不同多项式中冷端22的温度对应的第二电势，从而计算出不同多项式中第一电势和第二电势之间的电势差(也称为等效电势差)。将不同多项式中等效电势差分别与冷端22的两个连接点之间的热电势进行比较，从而确定与冷端22的两个连接点之间的热电势相等的等效电势差所对应的多项式，从而根据对应的多项式确定热电偶20的类型。

换言之，本实施例提供的测温装置10，不仅可以实现冷端22极性自适应调整功能，而且可以自动识别确定热电偶20的类型，无需用户通过分辨两种不同的导体的材料以识别热电偶20的类型，解决传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

作为一种示例，当通过多项式拟合的方式确定热电偶20的类型时，可以多次采样数据，以确保识别结果正确。例如，基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，通过多项式拟合方式初次确定热电偶20的类型，并确定热电偶20的类型对应的第一多项式。然后，再次调节热端21的温度，并获取再次调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，并基于再次调节后热端21的温度、冷端22的温度、冷端22的两个连接点之间的热电势以及第一多项式，验证初次确定的热电偶20的类型。最终，将通过验证的热电偶20的类型作为识别到的热电偶20的类型。

本实施例提供的测温装置10，通过多项式拟合的方式自动识别确定热电偶20的类型，具有智能化识别和识别精度高的优点，不需要额外的大量内存存储不同类型热电偶20的分度表，可以节省资源。

在本申请的另一实施例中，在热端21接入第二模块12和冷端22的两个连接点接入第一模块11的情况下，控制模块13还用于基于冷端22的两个连接点之间的热电势和阈值电压之间的大小关系，确定热端21的两种导体之间的焊接质量是否良好，和/或确定两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量是否良好。

应理解，当热电偶20的热端21焊接良好，且冷端22的两个连接点正确连接第一模块11时，上述的电压采集模块112采集到的差分电压为mV(毫伏)级别。而当热电偶20的热端21焊接不良或接触不良，或者两个连接点与第一模块11之间的接触连接不良时，电压采集模块112采集到的将是一个较大的电压。例如，当热电偶20的热端21焊接不良或接触不良时，通过上述的第一上拉电阻R3拉高电压采集模块112采集到的电压，从而确定热电偶20的热端21焊接不良或接触不良。

因此，通过预先设定好的阈值电压(例如，阈值电压小于工作电源V1的电压，但大于所有类型的热电偶20测温范围内的冷端22的两个连接点之间的热电势)；当电压采集模块112采集到的差分电压大于或等于阈值电压时，可以判断热电偶20连接不充分，即热端21的两种导体之间的焊接质量不良，和/或冷端22的两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量不良。

在确定热端21的两种导体之间的焊接质量不良好，和/或确定两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量不良好的情况下，控制模块13还用于控制第三模块(图中未示出)输出提示信息，提示信息用于提示用户检查热电偶20的连接充分性。

如图5所示，可选地，第三模块包括显示模块15和/或预警模块14。即可以通过显示模块15输出提示信息，以提示用户检查热电偶20的连接充分性，也可以通过预警模块14输出提示信息，以提示用户检查热电偶20的连接充分性。本实施例对提示信息的类型不做具体限定。例如，可以是显示在显示模块15上的文字、图像或视频信息，也可以是预警模块14输出的语音信息。

如图5所示，作为上述任一实施例的一种可选实施方式，第二模块12包括第一接入端121、第二温度传感器122和温度调节模块123，第一接入端121用于与热端21连接，第二温度传感器122用于测量热端21的温度，温度调节模块123用于调节热端21的温度。温度调节模块123可以调高热端21的温度，也可以调低热端21的温度。可选地，温度调节模块123为加热模块，用于调高热端21的温度。

控制模块13还连接第二温度传感器122和温度调节模块123，用于获取热端21的温度，以及用于在热端21接入第一接入端121的情况下，控制温度调节模块123调节热端21的温度。

本实施例将第一接入端121、第二温度传感器122和温度调节模块123集成在第二模块12中，使得第二模块12具备测量和调节热端21的温度的功能，具有结构简单、集成程度高、占用空间小的优点。可选地，第二模块12为等温模块，即第二模块12内的各处温度相等。

如图5所示，作为上述任一实施例的一种可选实施方式，测温装置10还包括数据传输控制接口17，用于与外部设备通信。例如，测温装置10将测量的介质的温度信息传输给外部设备，以便外部设备基于该温度信息进行相应的工作。

作为一种示例，外部设备为风扇，风扇基于介质的温度大小，增大扇叶转速或者降低扇叶转速。

作为上述任一实施例的一种可选实施方式，控制模块13还用于在热端21的温度达到阈值温度的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

可选地，热端21的温度达到阈值温度的情况是指，热端21的温度大于或等于第一温度，或者，热端21的温度小于或等于第二温度。第一温度大于第二温度，前者可用于高温预警，后者可用于低温预警。

例如，控制模块13可以通过数据传输控制接口17对外传输中断信号，该中断信号用于触发外部设备(例如外部设备为路由器)停止工作。

作为上述任一实施例的一种可选实施方式，测温装置10还包括显示模块15，显示模块15与控制模块13连接，用于显示测温装置10测量的介质的温度以及热电偶20的类型。

作为上述任一实施例的一种可选实施方式，测温装置10还包括电源模块16，用于为测温装置10内的各个模块供电，控制模块13还用于通过开关电路18分别控制各个模块的上电状态。

例如，电源模块16用于为第一模块11、第二模块12、显示模块15、预警模块14和控制模块13供电。

如图6所示，可选地，本实施例对开关电路18的结构不做具体限定。例如，开关电路18包括PMOS，PMOS的源极连接电源模块16，漏极用于连接上述的工作电源V1，栅极连接控制模块13，栅极还通过偏置电阻R6连接电源模块16。可选地，控制模块13输出高电平的情况下，PMOS关断；在控制模块13输出低电平的情况下，PMOS闭合。

如图7所示，作为上述任一实施例的一种可选实施方式，测温装置10还包括与控制模块13连接的检测模块19，检测模块19用于在热端21接入第二模块12的第一接入端121的情况下，向控制模块13提供第一检测信号，以及用于在热端21未接入第二模块12的第一接入端121的情况下，向控制模块13提供第二检测信号。

控制模块13还用于根据第一检测信号确定热端21接入第二模块12，以及用于根据第二检测信号确定热端21未接入第二模块12。

本实施例对第一检测信号和第二检测信号的类型不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。

可选地，检测模块19包括第二上拉电阻R5和安装于第一接入端121的机械开关K1，第二上拉电阻R5的第一端连接工作电源V1，第二端连接机械开关K1的第一端和控制模块13，机械开关K1的第二端接地。

在热端21接入第二模块12的第一接入端121的情况下，机械开关K1断开，第二上拉电阻R5的第二端的电压为第一检测信号。

在热端21未接入第二模块12的第一接入端121的情况下，机械开关K1闭合，第二上拉电阻R5的第二端的电压为第二检测信号。

综上所述，本申请实施例提供的测温装置10，不仅可以实现冷端22极性自适应调整功能和自动识别热电偶20的类型，而且可以自动检查热电偶的连接充分性，无需用户人工进行上述调整、识别和检查，提高了用户使用体验，解决了传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

如图8所示，在本申请的另一实施例中，还提供了一种测温装置的控制方法，包括如下步骤：

S101、在热电偶20的热端21接入测温装置10的第二模块12的情况下，调节热端21的温度。

可选地，如图7所示，可通过上述的检测模块19检测热端21是否接入测温装置10的第二模块12。

可选地，如图1和图5所示，可通过上述的第二模块12调节和测量热端21的温度。

例如，控制模块13可以在确定热端21接入测温装置10的第二模块12的情况下，启动温度调节模块123，以利用温度调节模块123对热端21加热从而调节热端21的温度。

S102、获取温度调节后热端21的温度、热电偶20的冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势。

可选地，如图1、图2、图3、图4和图5所示，可通过上述的第一模块11测量热电偶20的冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势。

例如，控制模块13通过第一温度传感器11测量热电偶20的冷端22的温度，通过电压采集模块112测量冷端22的两个连接点之间的热电势。

S103、根据温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定两个连接点的极性是否接反。

可选地，控制模块13根据温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定两个连接点的极性是否接反。

S104、在两个连接点的极性接反的情况下，控制测温装置10的第一模块11调整两个连接点的极性连接。

可选地，如图2、图3、图4和图5所示，控制模块13可以通过极性切换模块113自适应调整两个连接点的极性连接。

由于控制方法的具体实现原理已经在上述实施例中阐明，此处不再赘述。

本实施例提供的测温装置的控制方法，在热电偶20的热端21接入第二模块12的情况下，控制模块13能够控制第二模块12调节热端21的温度，并基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定冷端22的两个连接点的极性是否接反，并在两个连接点的极性接反的情况下控制第一模块11自适应调整两个连接点的极性连接，实现冷端22极性自适应调整功能，无需用户确定冷端22的两个连接点的极性，从而解决传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

作为本实施例的一种可选实施方式，在步骤S103之后，控制方法还包括：

S105、在两个连接点的极性未接反的情况下，根据温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，识别热电偶20的类型。

可选地，控制模块13根据温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，可以通过查询分度表的方式，或者通过多项式拟合的方式识别热电偶20的类型，本实施例对此不做具体限定。

本实施例提供的测温装置的控制方法，不仅可以实现冷端22极性自适应调整功能，而且可以自动识别确定热电偶20的类型，无需用户通过分辨两种不同的导体的材料以识别热电偶20的类型，解决传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

作为一种示例，可以根据标准NIST ITS-90(热电偶温度计算拟合多项式系数)，基于温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势，确定热电偶20的类型。

例如，在确定热端21的温度的情况下，可以计算出不同多项式中热端21的温度对应的第一电势，在确定冷端22的温度的情况下，可以计算出不同多项式中冷端22的温度对应的第二电势，从而计算出不同多项式中第一电势和第二电势之间的等效电势差。将不同多项式中等效电势差分别与冷端22的两个连接点之间的热电势进行比较，从而确定与冷端22的两个连接点之间的热电势相等的等效电势差所对应的多项式，从而根据对应的多项式确定热电偶20的类型。

作为本实施例的一种可选实施方式，步骤S105包括以下步骤：

S1051、基于多项式拟合方式，将温度调节后热端21的温度与冷端22的温度代入不同的多项式，并计算不同的多项式中热端21的温度对应的第一电势和冷端22的温度对应的第二电势，不同的多项式对应不同类型的热电偶20。

S1052、根据不同的多项式中第一电势、第二电势与温度调节后的冷端22的两个连接点之间的热电势，从不同的多项式中确定温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势符合的第一多项式，以识别热电偶20的类型。

作为本实施例的一种可选实施方式，可以通过多次调节热端21的温度，以获得多组数据，以验证确定的热电偶20的类型。例如，步骤S1052包括以下步骤：

S1054、将不同的多项式中第一电势和第二电势之间的电势差分别与温度调节后的冷端22的两个连接点之间的热电势进行比较，并根据比较结果从不同的多项式中确定温度调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势符合的第一多项式。

S1055、再次调节热端21的温度，并获取再次调节后热端21的温度、冷端22的温度以及冷端22的两个连接点之间的热电势。

S1056、基于再次调节后热端21的温度、冷端22的温度、冷端22的两个连接点之间的热电势以及第一多项式，验证第一多项式，即验证初次确定的热电偶20的类型。

S1057、基于验证通过后的第一多项式，识别热电偶20的类型。

本实施例提供的测温装置的控制方法，通过多项式拟合的方式自动识别确定热电偶20的类型，具有智能化识别和识别精度高的优点，不需要额外的大量内存存储不同类型热电偶20的分度表，可以节省资源。

作为本实施例的一种可选实施方式，在步骤S105之后，控制方法还包括：

S201、开启测温模式。

可选地，控制模块13在确定冷端22的极性未接反，以及确定热电偶20的类型之后，控制模块13可以配置相应的参数，以开启测温模式。在该测温模式下，测温装置10可以测试相应介质(如水、空气)的温度。

作为一种示例，在测温模式下，热端21与第二模块12分离，热端21用于接触介质。例如，热端21插入介质(例如水)中。其测量介质温度的原理为：

(1)获取冷端22的温度Tt和冷端22的两个连接点之间的热电势Ut；

(2)将温度Tt代入对应类型热电偶20的多项式中，得到冷端22温度对应的第二电势UTt；

(3)计算热端21温度对应的第一电势U＝UTt+Ut；

(4)将第一电势U代入热电偶20对应的多项式中，计算出等效温度T，即为热端21的真实温度，也即为介质的温度。

S202、在热端21的温度达到阈值温度，和/或冷端22的两个连接点之间的热电势达到阈值电压的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

在测温模式下，若热端21的温度达到阈值温度，表示介质的温度出现预警，例如高温预警或者低温预警。可选地，如图5所示，可以通过预警模块14发出温度预警信息。

在测温模式下，在冷端22的两个连接点之间的热电势达到阈值电压的情况下，表示热电偶20的连接充分性不好，即热端21的两种导体之间的焊接质量不良好，和/或两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量不良好。

可选地，如图5所示，控制模块13可以通过上述的数据传输控制接口17，向上述的外部设备输出中断信号。

作为本实施例的一种可选实施方式，在调节热端21的温度之前，控制方法还包括：

S301、在热端21接入第二模块12和两个连接点接入第一模块11的情况下，获取温度调节前两个连接点之间的第一热电势。

如图5所示，可以通过电压采集模块112获取冷端22的两个连接点之间的第一热电势。

S302、根据冷端22的两个连接点之间的第一热电势和阈值电压之间的大小关系，确定热端21的两种导体之间的焊接质量是否良好，和/或确定两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量是否良好。

本实施例提供的测温装置20的控制方法，可以根据冷端22的两个连接点之间的第一热电势和阈值电压之间的大小关系，检查热电偶20的连接充分性，无需用户手动检查，同样可以降低用户学习成本。由于检查热电偶20的连接充分性的工作原理已经在上述实施例阐述，因此此处不再赘述。

作为本实施例的一种可选实施方式，步骤S302之后，控制方法还包括：

S303、在确定热端21的两种导体之间的焊接质量不良好，和/或确定两个连接点与第一模块11之间的接触连接质量不良好的情况下，控制第三模块(例如显示模块15和/或预警模块14)输出提示信息，提示信息用于提示用户检查热电偶20的连接充分性。

综上所述，本申请实施例提供的测温装置10的控制方法，可以实现冷端22极性自适应调整、自动识别热电偶20的类型和自动检查热电偶20的连接充分性，无需用户人工进行上述调整、识别和检查，提高了用户使用体验，解决了传统的测温装置10存在的用户学习成本较高的技术问题。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使对应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种测温装置，其特征在于，包括：

第一模块，用于测量热电偶的冷端的温度和所述冷端的两个连接点之间的热电势；

第二模块，用于调节和测量所述热电偶的热端的温度；

控制模块，与所述第一模块和所述第二模块连接，用于在所述热端接入所述第二模块的情况下，控制所述第二模块调节所述热端的温度，并基于温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，确定两个所述连接点的极性是否接反，以及在两个所述连接点的极性接反的情况下控制所述第一模块调整两个所述连接点的极性连接。

2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述第一模块包括：

第一温度传感器，用于测量所述冷端的温度；

电压采集模块，具有第一采集端和第二采集端，用于采集所述冷端的两个所述连接点之间的所述热电势；

极性切换模块，具有与所述第一采集端连接的第一连接端、与所述第二采集端连接的第二连接端、用于与一个所述连接点连接的第三连接端、以及用于与另一个所述连接点连接的第四连接端；

所述控制模块还连接所述第一温度传感器、所述电压采集模块和所述极性切换模块，用于获取所述冷端的温度和所述热电势，以及用于在两个所述连接点的极性接反的情况下控制所述极性切换模块从第一模式切换为第二模式，所述第一模式为交叉模式，所述第二模式为直连模式，或所述第一模式为直连模式，所述第二模式为交叉模式；

在所述直连模式下，所述极性切换模块的所述第一连接端和所述第三连接端连接，所述第二连接端和所述第四连接端连接；

在所述交叉模式下，所述极性切换模块的所述第一连接端和所述第四连接端连接，所述第二连接端和所述第三连接端连接。

3.根据权利要求2所述的测温装置，其特征在于，所述极性切换模块包括：

双刀双掷继电器，配置为两个动端分别连接所述第一连接端和所述第二连接端，一个动端对应的两个不动端分别连接所述第三连接端和所述第四连接端，另一个动端对应的两个不动端分别连接所述第四连接端和所述第三连接端；

电子开关，配置为与所述双刀双掷继电器的线圈串联，并串联在工作电源和地之间，所述控制模块还连接所述电子开关，用于在两个所述连接点的极性接反的情况下改变所述电子开关的通断状态，以控制两个所述动端切换连接位置。

4.根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述测温装置还包括第一上拉电阻和第一下拉电阻，所述第一上拉电阻串联在所述工作电源和所述第三连接端之间，所述第一下拉电阻串联在所述地和所述第四连接端之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的测温装置，其特征在于，在两个所述连接点的极性未接反的情况下，所述控制模块还用于基于温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，确定所述热电偶的类型。

6.根据权利要求5所述的测温装置，其特征在于，所述控制模块通过多项式拟合方式识别所述热电偶的类型，不同的多项式对应不同类型的所述热电偶。

7.根据权利要求1至4任一项所述的测温装置，其特征在于，所述第二模块包括：

第一接入端，用于与所述热端连接；

第二温度传感器，用于测量所述热端的温度；

温度调节模块，用于调节所述热端的温度；

所述控制模块还连接所述第二温度传感器和所述温度调节模块，用于获取所述热端的温度，以及用于在所述热端接入所述第一接入端的情况下，控制所述温度调节模块调节所述热端的温度。

8.根据权利要求1至4任一项所述的测温装置，其特征在于，所述测温装置还包括：

与所述控制模块连接的检测模块，用于在所述热端接入所述第二模块的第一接入端的情况下，向所述控制模块提供第一检测信号，以及用于在所述热端未接入所述第二模块的所述第一接入端的情况下，向所述控制模块提供第二检测信号；

所述控制模块还用于根据所述第一检测信号确定所述热端接入所述第二模块，以及用于根据所述第二检测信号确定所述热端未接入所述第二模块。

9.根据权利要求1至4任一项所述的测温装置，其特征在于，所述控制模块还用于在所述热端的温度达到阈值温度的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

10.一种测温装置的控制方法，其特征在于，包括：

在热电偶的热端接入所述测温装置的第二模块的情况下，调节所述热端的温度；

获取温度调节后所述热端的温度、所述热电偶的冷端的温度以及所述冷端的两个连接点之间的热电势；

根据温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，确定两个所述连接点的极性是否接反；

在两个所述连接点的极性接反的情况下，控制所述测温装置的第一模块调整两个所述连接点的极性连接。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述根据温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，确定两个所述连接点的极性是否接反之后，所述控制方法还包括：

在两个所述连接点的极性未接反的情况下，根据温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，识别所述热电偶的类型。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述根据温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，识别所述热电偶的类型，包括：

基于多项式拟合方式，将温度调节后所述热端的温度与所述冷端的温度代入不同的多项式，并计算不同的多项式中所述热端的温度对应的第一电势和所述冷端的温度对应的第二电势，不同的多项式对应不同类型的所述热电偶；

根据不同的多项式中所述第一电势、所述第二电势与温度调节后的所述热电势，从不同的多项式中确定温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势符合的第一多项式，以识别所述热电偶的类型。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述根据温度调节后所述热端的温度、所述冷端的温度以及所述热电势，识别所述热电偶的类型之后，所述控制方法还包括：

开启测温模式；

在所述热端的温度达到阈值温度，和/或所述热电势达到阈值电压的情况下，输出中断信号或者控制预警模块发出报警信息。

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