CN204758135U - 一种无线温度记录仪 - Google Patents
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Abstract
一种无线温度记录仪，涉及无线测量领域。解决了现有的无线温度记录仪测量密闭性、抗震性及抗腐蚀性差与数据、能量需要有线传输的问题。本实用新型温度采集单元的温度传感器、信号处理电路、充电电路和一号信号传输与能量传输线圈均置于椭圆形不锈钢金属外壳内，且在信号处理电路、充电电路和一号信号传输与能量传输线圈与椭圆形不锈钢金属外壳之间填充有隔热硅胶，信号显示单元的信号显示电路嵌固在矩形金属盒的上表面，二号信号传输与能量传输线圈的一端同时连接电源电路的电源信号输出端和信号处理与存储电路的温度信号输入端，一号信号传输和能量传输线圈与二号信号传输与能量传输线圈进行无线信号传输与能量传输。适用于测量流动液体内温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线测量领域。
背景技术
目前的测温方法有很多有，根据测量物体与被测物体接触与否来分可分为接触式测温和非接触式测温。非接触式测温利用物体的热辐射原理不用跟被测物体接触就能完成测温，这种方法测量范围较广，不受温度上限的限制，也不会破坏物体的温度场，反应速度较快，但是受物体发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素影响，测量误差较大；接触式测温方法是通过跟物体接触利用热交换原理测温，虽然这种方法不能测量温度过高的物体，且需要等待热平衡的过程，但是其测量精度高，实现方法简单可靠，故被普遍使用，所以本发明采用接触式测温方法。目前接触式测温方法又包括膨胀式温度测量方法和电量式温度测量方法。膨胀式测温方法是利用物体的热胀冷缩原理，根据物体的体积和几何形变与温度的关系进行温度测量，如玻璃液体温度计等。这种测温方法的测量进度比较低，不容易实现自动化而且容易损坏。电量式温度测量方法是利用特定材料的电势、电阻或者其它电性能与温度的单值关系进行测温的，这种方法的测量精度较高，结构简单，响应快，适合远距离测量和自动控制。
目前人们利用接触式电量式的测温方法所生产的用于对温度敏感部位的温度进行测量的温度记录仪器一般是将温度传感器放置于需要测量的部位，然后使用信号线将传感器信号连接至信号处理装置，信号处理装置对接收到的传感器信号进行处理分析并记录，最后通过通信接口传输至电脑等数据分析设备中或者通过无线通信传输给电脑。但是如需要测量搅拌过程中的物料内部的温度，或者具有腐蚀性液体的温度时，由于传感器需要跟随物料搅拌从而传感器无法固定且腐蚀性物质会对导线有一定的腐蚀，所以上述温度记录方法将无法实施。目前市场也出现了一部分具有独立温度记录功能的装置，实施过程为将温度传感器与信号处理装置集成在一起，并留有数据传输通信接口或者无线传输天线，将记录的温度数据通过数据传输通信接口或者无线电的方式传输出去。当在测量溶液内部温度时这种温度记录装置则需要使用配套的密闭外壳进行密封处理，记录结束后将外壳打开进行读取数据。上述方法使用过程麻烦，由于密闭外壳有接缝从而降低了密闭性能，无法胜任气密性要求较高场所的温度记录。
发明内容
本实用新型是为了解决现有的无线温度记录仪测量密闭性、抗震性及抗腐蚀性差与数据、能量需要有线传输的问题，提出了一种无线温度记录仪。
本实用新型所述的一种无线温度记录仪，它包括温度采集单元和信号显示单元，所述温度采集单元包括温度传感器、隔热硅胶、椭圆形不锈钢金属外壳、信号处理电路、充电电路和一号信号传输与能量传输线圈；信号显示单元包括二号信号传输与能量传输线圈、电源电路、信号处理与存储电路、显示电路和矩形金属盒；
温度传感器、信号处理电路、充电电路和一号信号传输与能量传输线圈均置于椭圆形不锈钢金属外壳内，且在信号处理电路、充电电路和一号信号传输与能量传输线圈与椭圆形不锈钢金属外壳之间填充有隔热硅胶，温度传感器置于椭圆形不锈钢金属外壳的内壁上，且嵌入隔热硅胶中；
温度传感器的信号输出端连接信号处理电路的温度信号输入端，信号处理电路的信号输出端连接一号信号传输与能量传输线圈的一端，一号信号传输与能量传输线圈的该端还连接充电电路的电源信号输入端，一号信号传输与能量传输线圈的另一端接地；充电电路为信号处理电路和温度传感器供电；
二号信号传输与能量传输线圈、电源电路和信号处理与存储电路均置于矩形金属盒内；显示电路嵌固在矩形金属盒的上表面，矩形金属盒的上表面还开有半椭圆形盲孔，椭圆形不锈钢金属外壳嵌入在该半椭圆形盲孔中；二号信号传输与能量传输线圈的一端同时连接电源电路的电源信号输出端和信号处理与存储电路的温度信号输入端，
二号信号传输与能量传输线圈的另一端接地，信号处理与存储电路的信号输出端连接显示电路的显示信号输入端，电源电路为信号处理与存储电路和显示电路供电；
一号信号传输与能量传输线圈与二号信号传输与能量传输线圈进行无线信号传输与能量传输。
本实用新型采用全封闭金属外壳，气密性良好，抗震性和抗腐蚀性较高，且温度采集与记录装置、数据读取与传输装置无需连接线而是利用低频电磁波将温度信号传输给数据读取与传输装置，可用于测量流体内部、腐蚀性液体、运动物料内部的温度，同时具有测量精度较高，结构简单，响应快，可以远距离测量等优点。
附图说明
图1为本实用新型所述无线温度记录仪温度采集单元的纵向剖视图；
图2为本实用新型所述无线温度记录仪温度采集单元的横向剖视图；
图3为本实用新型所述无线温度记录仪信号显示单元的结构示意图；
图4为本实用新型所述无线温度记录仪的整体结构示意图；
图5问本实用新型所述无线温度记录仪的电气结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的一种无线温度记录仪，它包括温度采集单元和信号显示单元，所述温度采集单元包括温度传感器1、隔热硅胶2、椭圆形不锈钢金属外壳3、信号处理电路4、充电电路5和一号信号传输与能量传输线圈6；信号显示单元包括二号信号传输与能量传输线圈7、电源电路8、信号处理与存储电路9、显示电路10和矩形金属盒11；
温度传感器1、信号处理电路4、充电电路5和一号信号传输与能量传输线圈6均置于椭圆形不锈钢金属外壳3内，且在信号处理电路4、充电电路5和一号信号传输与能量传输线圈6与椭圆形不锈钢金属外壳3之间填充有隔热硅胶2，温度传感器1置于椭圆形不锈钢金属外壳3的内壁上，且嵌入隔热硅胶2中；
温度传感器1的信号输出端连接信号处理电路4的温度信号输入端，信号处理电路4的信号输出端连接一号信号传输与能量传输线圈6的一端，一号信号传输与能量传输线圈6的该端还连接充电电路5的电源信号输入端，一号信号传输与能量传输线圈6的另一端接地；充电电路5为信号处理电路4和温度传感器1供电；
二号信号传输与能量传输线圈7、电源电路8和信号处理与存储电路9均置于矩形金属盒11内；显示电路10嵌固在矩形金属盒11的上表面，矩形金属盒11的上表面还开有半椭圆形盲孔，椭圆形不锈钢金属外壳3嵌入在该半椭圆形盲孔中；二号信号传输与能量传输线圈7的一端同时连接电源电路8的电源信号输出端和信号处理与存储电路9的温度信号输入端，
二号信号传输与能量传输线圈7的另一端接地，信号处理与存储电路9的信号输出端连接显示电路10的显示信号输入端，电源电路8为信号处理与存储电路9和显示电路10供电；
一号信号传输与能量传输线圈6与二号信号传输与能量传输线圈7进行无线信号传输与能量传输。
本实施方式所述的信号处理电路4和信号处理与存储电路9均采用单片机实现，本实施方式中采用了单片机的现有的常用的信号处理功能，并没有对单片机进行改进。
本温度记录仪的温度采集与记录装置使用不锈钢金属外壳密闭包装，提高了装置的密闭性、耐腐蚀性、耐磨损性、抗震性。其内部具有集成电路与不锈钢金属外壳之间填充有隔热硅胶，进一步增加了装置内部抗震性的同时防止电路过热损坏。信号处理电路前端装有温度传感器，它紧贴在不锈钢金属外壳上，便于热量的传导，加快响应速度。信号处理电路后端具有数据与能量传输线圈，可将温度采集与记录装置采集并保存的温度数据无线传送给数据读取与传输装置，从而显示数据，并将数据传送至电脑，另外，还可通过数据与能量传输线圈对温度采集与记录装置进行无线充电。
本温度记录仪的数据读取与传输装置内部具有无线通信线圈，能够接收温度采集与记录装置采集并保存的温度数据，也可以为其充电。内部具有信号处理电路，对接收到的温度信息进行处理，同时可以在外部的显示屏显示。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种无线温度记录仪的进一步说明，它还包括通信接口12，所述通信接口12嵌固在矩形金属盒11上，通信接口12的信号输出输入端连接信号处理与存储电路9的信号输出端。
本实施方式采用外部有通信接口与电脑进行连接，可以将采集到的温度直接发送电脑，避免了用线连接造成的困难和信号转换过程。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一或二所述的一种无线温度记录仪的进一步说明，一号信号传输与能量传输线圈6和二号信号传输与能量传输线圈7采用低频电磁波进行信号传输。
其中无线传输的工作原理如下：由于当电磁波传输过程中通过不同媒质时会发生反射与透射，为了降低电磁波的损耗，本实用新型需要尽量提高电磁波穿透金属外壳的能力。这里采用低频电磁波来传输信号，因为对于相同金属材料，电磁波频率越高，衰减越快。另外，由于用磁导率较高的金属制作的密闭容器对于低频电磁波来说会降低容器内部的磁通密度，从而增大了涡流损耗，会使低频电波的能量转化为热量，对于低频电磁波具有较强的屏蔽作用；而用磁导率低的金属制成的密闭金属盒对电磁场的磁场分量几乎没有屏蔽作用；同时对于同一频率电磁波，电导率越高，衰减越快。所以应选用磁导率低且电导率低的金属材料来制作密闭金属外壳。当电磁波穿透媒质时会使能量会发生衰减，且衰减速度呈指数分布。当电磁波波幅衰减为表面波幅的e-1倍时候，称该深度为电磁波穿透该媒质的趋肤深度。本实用新型中所要采用的金属要求电导率和磁导率都较低，所以属于欠良导体，由于其电导率较低，所以其导电性能不是很好，即其内部的自由电荷数量不多,可认为是被紧密地束缚在正离子周围而不能在电场的作用下摆脱正离子对它的束缚.就算是在快速变化的电场中,正离子对自由电子的束缚仍然大于电场对其的作用,故我们可以认为即使是在迅速变化的电场中,欠良导体内也没有自由电荷,即导体内部自由电荷密度Q＝0。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种无线温度记录仪的进一步说明，它还包括开关按键，所述开关按键用于控制显示电路10的开关。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种无线温度记录仪的进一步说明，椭圆形不锈钢金属外壳3采用316不锈钢金属外壳。
本实施方式采用不锈钢316来制作金属外壳，其主要成分主要为：碳C：≤0.08、硅Si：≤1.00、锰Mn：≤2.00、硫S：≤0.030、磷P：≤0.035、铬Cr：16.00～18.50、镍Ni：10.00～14.00、钼Mo：2.00～3.00。其磁导率μ≤1.3，电导率20摄氏度时，为0.75S/m；100摄氏度时，为0.85S/m，都比较低，对电磁波的屏蔽效果较弱，有利于低频电磁波的传输。
316不锈钢的硬度和抗拉程度：其硬度为：HB≤187、HRB≤90、HV≤200，从其布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度这三个参数可知，其硬度较强，可以抵抗比较激烈的碰撞，同时不易被磨损；其弹性模量E＝206N/mm2、屈服强度σ0.2≥207N/mm2，发生单位形变所需的力较大，刚性较大，不易发生形变；其抗拉强度为σb≥520N/mm2，不易被拉伸，故316不锈钢可以较好的保护内部电路。除此之外其导热系数λ为：在20摄氏度时，λ＝12.1W/(mgK)；在100摄氏度时，λ＝16.3W/(mgK)；在500摄氏度时，λ＝21.4W/(mgK)，316不锈钢的导热系数较高，且随温度的升高而升高，说明其导热性能良好，可以减少测量温度与真实温度的误差。其熔点为1398℃到1420℃，熔点较高耐热能力强。
316不锈钢的抗腐蚀性：(1)抗氧化性：在大气环境下，温度即使到达1600°F至1650°F(871℃至899℃)，锈皮产生率也比较低。(2)一般腐蚀：在温度高达38℃的条件下，316不锈钢对大部分高浓度酸溶液如硫酸溶液、工业中的酸性污染物、浓缩含硫气体、磷酸溶液、有机酸和脂肪酸均具有良好的耐腐蚀性，其中高浓的强氧化性酸除外，如浓硝酸。说明本发明可用于对多数酸溶液的温度进行记录。(3)点腐蚀/隙腐蚀：由于316不锈钢中含有铬、钼、氮元素所以抗耐点腐蚀能力较强，其点腐蚀当量可由公式：PRE＝Cr+3.3Mo+16N计算得出，316不锈钢的点腐蚀当量为24.2，而304不锈钢的为19.0，其耐点腐蚀性强于304不锈钢。除此之外，在分别在含2000ppm和5000ppm氯化物的水环境下，其耐点腐蚀性良好，尽管如此，也只能适用于某些海洋环境的温度记录，如海洋建筑物外墙等。(4)粒间腐蚀：316不锈钢短暂暴露在427℃至816℃时，抗粒间腐蚀性良好，但长期暴露在此温度下可能会引起碳化铬在晶界沉淀，容易形成粒间腐蚀。(5)应力腐蚀龟裂：虽然316不锈钢含有钼元素，其抗应力腐蚀龟裂的能力强于18Cr-8Ni合金，但在温度达到120℃的卤化环境下，当此不锈钢受到残余的正应力时，仍然容易产生应力腐蚀龟裂。
Claims (4)
1.一种无线温度记录仪，其特征在于，它包括温度采集单元和信号显示单元，所述温度采集单元包括温度传感器(1)、隔热硅胶(2)、椭圆形不锈钢金属外壳(3)、信号处理电路(4)、充电电路(5)和一号信号传输与能量传输线圈(6)；信号显示单元包括二号信号传输与能量传输线圈(7)、电源电路(8)、信号处理与存储电路(9)、显示电路(10)和矩形金属盒(11)；
温度传感器(1)、信号处理电路(4)、充电电路(5)和一号信号传输与能量传输线圈(6)均置于椭圆形不锈钢金属外壳(3)内，且在信号处理电路(4)、充电电路(5)和一号信号传输与能量传输线圈(6)与椭圆形不锈钢金属外壳(3)之间填充有隔热硅胶(2)，温度传感器(1)置于椭圆形不锈钢金属外壳(3)的内壁上，且嵌入隔热硅胶(2)中；
温度传感器(1)的信号输出端连接信号处理电路(4)的温度信号输入端，信号处理电路(4)的信号输出端连接一号信号传输与能量传输线圈(6)的一端，一号信号传输与能量传输线圈(6)的该端还连接充电电路(5)的电源信号输入端，一号信号传输与能量传输线圈(6)的另一端接地；充电电路(5)为信号处理电路(4)和温度传感器(1)供电；
二号信号传输与能量传输线圈(7)、电源电路(8)和信号处理与存储电路(9)均置于矩形金属盒(11)内；显示电路(10)嵌固在矩形金属盒(11)的上表面，矩形金属盒(11)的上表面还开有半椭圆形盲孔，椭圆形不锈钢金属外壳(3)嵌入在该半椭圆形盲孔中；二号信号传输与能量传输线圈(7)的一端同时连接电源电路(8)的电源信号输出端和信号处理与存储电路(9)的温度信号输入端，
二号信号传输与能量传输线圈(7)的另一端接地，信号处理与存储电路(9)的信号输出端连接显示电路(10)的显示信号输入端，电源电路(8)为信号处理与存储电路(9)和显示电路(10)供电；
一号信号传输与能量传输线圈(6)与二号信号传输与能量传输线圈(7)进行无线信号传输与能量传输。
2.根据权利要求1所述的一种无线温度记录仪，其特征在于，它还包括通信接口(12)，所述通信接口(12)嵌固在矩形金属盒(11)上，通信接口(12)的信号输出输入端连接信号处理与存储电路(9)的信号输出端。
3.根据权利要求1或2所述的一种无线温度记录仪，其特征在于，一号信号传输与能量传输线圈(6)和二号信号传输与能量传输线圈(7)采用低频电磁波进行信号传输。
4.根据权利要求1所述的一种无线温度记录仪，其特征在于，它还包括开关按键，所述开关按键用于控制显示电路(10)的开关。
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108489621A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-09-04 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于测量导体的温度的设备 |
| CN109990909A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-07-09 | 中山市晶威电子科技有限公司 | 一种无源温度传感器及其应用 |
| CN110118607A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-13 | 杭州鲁尔新材料科技有限公司 | 一种冷链物流运输温度监测仪 |
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