CN210571072U - 一种测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种测温装置，该测温装置包括：用于与被测物体接触的金属底座；主测温元件，所述主测温元件与所述金属底座接触,用于基于金属底座在所述被测物体和主测温元件之间的热传导路径测量被测物体温度；隔热层，所述隔热层位于所述主测温元件的远离所述金属底座和被测物体的一侧；辅测温元件，所述辅测温元件位于所述隔热层的远离所述金属底座的一侧，用于测量环境温度；外壳，所述外壳与所述金属底座连接，用于将所述主测温元件、隔热层、辅测温元件封装为一体。本实用新型所公开的测温装置，减小了由于外部环境所引起的测量误差。

Description

一种测温装置

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，具体涉及一种测温装置。

背景技术

目前，在对物体表面进行温度测量时，一般使用单测温元件通过传导方式进行测量。具体测量时，预先通过初始测量值和实际值综合得出偏差公式，然后将测量值和偏差公式计算结果的和作为测量结果值。

使用单测温元件进行测量时，所采用的具体处理方法为：将被测物体置于黑体源上，读取黑体源上的显示值作为实际值，然后从传感器读取测量值。将两组实际值(r1 和r2)*和测量值(c1和c2)的值对，分别计算差值d＝实际值-测量值，得到d1和 d2，分别将(c1，d1)和(c2和d2)带入偏差公式y＝ax+b中，求解系数a和b，从而获得偏差公式，然后再通过此偏差公式和测量值计算出被测物体温度。此种方法得到的被测物体的温度存在的问题是：差值d1和d2将受到环境的影响，导致求解到的a和b产生误差，则根据偏差公式得到的测量结果误差比较大。

因此，在测量被测物体表面的温度时，如何消除外部环境对测量结果的影响，是一个有待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种测温装置，该测温装置采用双测温元件实现准确测量物体表面温度的技术效果。

本实用新型的技术方案如下：

一种测温装置，该测温装置包括：用于与被测物体接触的金属底座；

主测温元件，所述主测温元件与所述金属底座接触,用于基于金属底座在所述被测物体和主测温元件之间的热传导路径测量被测物体温度；

隔热层，所述隔热层位于所述主测温元件的远离所述金属底座和被测物体的一侧；

辅测温元件，所述辅测温元件位于所述隔热层的远离所述金属底座的一侧，用于测量环境温度；

外壳，所述外壳与所述金属底座连接，用于将所述主测温元件、隔热层、辅测温元件封装为一体。

在本实用新型一些实施例中，所述外壳与所述金属底座通过螺纹连接。

在本实用新型一些实施例中，所述金属底座的外壁上具有外螺纹，所述外壳的内壁上具有内螺纹。

在本实用新型一些实施例中，所述金属底座的远离所述被测物体的一端具有凹槽。

在本实用新型一些实施例中，所述主测温元件与所述凹槽的底面接触。

在本实用新型一些实施例中，所述隔热层为石棉、聚氨酯发泡层、聚苯乙烯泡沫层或PEF保温隔热层。

在本实用新型一些实施例中，所述主测温元件为热电阻温度传感器或热电偶温度传感器，所述辅测温元件为热电阻温度传感器或热电偶温度传感器。

在本实用新型一些实施例中，所述主测温元件置于与被测物体热传导路径最短的位置。

本实用新型所公开的测温装置，采用主测温元件与辅测温元件实现双测温能减小或基本消除外部环境对温度测量结果的影响，从而准确的测量出物体的温度。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将结合附图进行说明。

在附图中：

图1为本实用新型一实施例中测温装置的结构示意图；

图2为图1所示的测温装置的实验数据图表。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的“上部”、“下部”等方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

应当理解的是，上述的“连接”可为直接连接也可为间接连接，直接连接即为两个零部件不借助其他零部件进行连接，而间接连接即为两个零部件之间可以借助其他零部件进行连接。

图1示出了测温装置的结构示意图，如图1所示，该测温装置包括金属底座20、主测温元件30、隔热层40、外壳50和辅测温元件60。为了形成一个热传导路径，金属底座20与被测物体10接触；图1中所示出的金属底座20被置于被测物体10 的表面，且主测温元件30与金属底座20接触；以保证主测温元件30测量的数值接近于被测物体10的温度。隔热层40用于阻滞热流的传递，且位于主测温元件30的远离金属底座20和被测物体10的一侧；辅测温元件60位于隔热层40的远离金属底座20的一侧；这样设置的目的是为了将隔热层40置于主测温元件与辅测温元件60 之间，从而确保主测温元件30与辅测温元件60之间形成测量温差。外壳50与金属底座20连接，用于将主测温元件30、辅测温元件60、隔热层40封装为一体，以保证测温装置的整体性。

本实施例中实现热传导作用的金属底座20，其结构形状不应做具体的限制。图1中所示的金属底座20包括上部和下部，上部呈圆柱体结构，下部可选的为圆柱体结构或棱柱体结构。为了减小金属底座20所传导的热量的散发，一般尽量减小金属底座20下部分的尺寸，并且把主测温元件30置于金属底座20热传导路径最短的位置。为了提高金属底座20的热传导性能，也可将金属底座20设计为金属薄片。

另外，金属底座20材料也可选择生活中常见的金属材料，如：铜、银、铝合金等，优选的选用热传导性能好的材料。

图1中所示的金属底座20上部的圆柱体的外壁上设置有外螺纹，为了实现外壳 50与金属底座20之间的连接，可将外壳50的内壁上设置与金属底座20上的外螺纹相配合的内螺纹，即外壳50与金属底座20通过螺纹进行连接。外壳50与金属底座 20连接是为了将主测温元件30、隔热层40、辅测温元件60封装为一体，从而形成一个一体的测温装置。

为了确保主测温元件30位于热传导路径最短的位置，可将图1中金属底座20 的上端设置一个凹槽，该凹槽可为与主测温元件30上部圆柱体同轴的盲孔。将主测温元件30置于凹槽内，并与凹槽的底面接触，即实现了主测温元件30位于最短的热传导路径上。

除此之外，金属底座20整体可以设置为圆柱形的结构，即从下至上具有相同的直径。在圆柱体一端设置凹槽，未设置凹槽的一端与被测物体10接触。同样的可在凹槽所在一端的外壁上设置外螺纹，进而与外壳50进行螺纹连接。应当理解的是，也可在凹槽的侧壁上设置内螺纹，进而在外壳50的外壁上设置与内螺纹相配合的外螺纹，将外壳50拧入金属底座20的凹槽内同样能达到封装目的。

若选用金属片作为金属底座20，外壳50与金属片之间的连接方式可选用螺钉、扣合等方式，只要能保证外壳50与金属底座20连接且将主测温元件30、辅测温元件60和隔热层40封装为一体即可。

在图1中所示的测温装置中，隔热层40位于主测温元件30的上方，且与金属底座20上部圆柱体的远离主测温元件30的一端的端面接触。隔热层40用于阻滞金属底座20的热流，以确保位于隔热层40上方的辅测温元件60与位于隔热层40下方的主测温元件30具有温差。为了确保隔热效果，隔热层40应选择隔热效果好的热绝缘材料，如：石棉、聚氨酯发泡层、聚苯乙烯泡沫层或PEF保温隔热层等。应当理解的是，此处的隔热层是为了使主测温元件30与辅测温元件60之间形成温差，因此此处的隔热层不应当仅仅限制为层状结构，包含有隔热材料的其他结构形状的零部件或其他可阻止热流传递的结构均可替代此处的隔热层。

在本实用新型一实施例中，主测温元件30可选用热电阻温度传感器，辅测温元件60采用热电阻温度传感器。两个热电阻温度传感器一个置于金属底座20的上方，一个置于隔热层40的上方，再通过外壳50与金属底座20连接，外壳50与金属底座 20连接在内部形成一个空腔，进一步将两个热电阻温度传感器和隔热层40封装在空腔内，使测温装置形成一个整体。应当理解的是，主测温元件30和辅测温元件60 所选用的传感器也可为其他类型，如：热电偶温度传感器；且也可以将主测温元件 30传感器类型选择为热电阻温度传感器，辅测温元件60类型选择为热电偶温度传感器。但应当注意的是，主测温元件30与辅测温元件60所使用的温度传感器的灵敏度应该一致。

在本实用新型的一个实施例中，主测温元件30置于与被测物体10热传导路径最短的位置。为了减小金属底座20与被测物体10之间的热传导路径，图1中所示出的实施例将主测温元件30置于金属底座20凹槽的底面上，有效的避免了由于热传导路径过长所造成的测量结果不准确的问题。

为了使测得的物体表面的温度准确，本实用新型中所公开的测温装置所采用的数据处理方法为：主测温元件30设计在热传导路径最短的位置，辅测温元件60置于不受被测物体10热传导影响的位置，使得两个测温元件之间形成测量温差；分别测量不同温度的物体，记录下两测温元件的数值对；选取两个典型测量结果代入公式：被测物实际温度(测量仪表测出)＝k*(主测温元件读数-辅测温元件读数)+a，通过两组数值对求解k和a的值；将k和a作为测量算法的系数，作为后续传感器测温计算公式的系数，即测量计算结果＝k*(主测温元件读数-辅测温元件读数)-a；通过反复测量验证，对k和a做微量修正后确定为最终比较测温算法的系数。下表为被测物体黑体测定值与实际测量值的一组对比数据：

修正k和a的方法为：通过上述算法得到k和a之后，在测量区间均匀取点将测量值带入公式求修正值，求修正值和实际值之间的方差，反复修正k和a使得方差符合预期的偏差要求，修正之后的k和a，代入上述公式所计算出的测量结果基本消除了外部环境对温度测量的影响。

通过上述实施例可以看出，在测量被测物体表面上的温度时，使用含有主测温元件和辅测温元件的测温装置，能减小外部环境温度对测量结果的影响；进一步的对算法公式中的系数进行反复修正，能基本消除外部环境对测量结果的影响；从而测量出相对准确的温度值。

上述所列实施例，显示和描述了本实用新型的基本原理与主要特征，但本实用新型不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本实用新型做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种测温装置，其特征在于，所述测温装置包括：

用于与被测物体接触的金属底座；

主测温元件，所述主测温元件与所述金属底座接触,用于基于金属底座在所述被测物体和主测温元件之间的热传导路径测量被测物体温度；

隔热层，所述隔热层位于所述主测温元件的远离所述金属底座和被测物体的一侧；

辅测温元件，所述辅测温元件位于所述隔热层的远离所述金属底座的一侧，用于测量环境温度；以及

外壳，所述外壳与所述金属底座连接，用于将所述主测温元件、隔热层、辅测温元件封装为一体。

2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述外壳与所述金属底座通过螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的测温装置，其特征在于，所述金属底座的外壁上具有外螺纹，所述外壳的内壁上具有内螺纹。

4.根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述金属底座的远离所述被测物体的一端具有凹槽。

5.根据权利要求4所述的测温装置，其特征在于，所述主测温元件与所述凹槽的底面接触。

6.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述隔热层为石棉、聚氨酯发泡层、聚苯乙烯泡沫层或PEF保温隔热层。

7.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述主测温元件为热电阻温度传感器或热电偶温度传感器，所述辅测温元件为热电阻温度传感器或热电偶温度传感器。

8.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述主测温元件置于与被测物体热传导路径最短的位置。

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