CN212030780U - 一种表面温度传感器校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种表面温度传感器校准装置，包括：圆形金属均热体、导热环、圆形加热元件、补热环、环形加热元件、标准温度传感器、温度控制系统；导热环安装在圆形金属均热体的外侧，用于提高圆形金属均热体的边缘温度，补热环安装在导热环的外侧，用于为导热环补充热量；圆形加热元件安装在圆形金属均热体和导热环的下方，用于为圆形金属均热体和导热环加热，环形加热元件安装在补热环下方，用于为补热环加热；温度控制系统与圆形金属均热体和补热环连接，用于对圆形金属均热体和补热环进行温度控制；标准温度传感器安装在圆形金属均热体的侧面，用于测量圆形金属均热体的工作圆面的标准温度。本实用新型能够提高表面温度传感器校准能力。

Description

一种表面温度传感器校准装置

技术领域

本实用新型属于计量测试技术领域，尤其涉及一种用于表面温度传感器校准装置。

背景技术

表面温度传感器校准装置所利用的原理是：利用电阻丝加热，产生均匀稳定的温度面源，用两支标准温度传感器进行标准温度测量，采用比较法对表面温度进行校准。

现有的表面温度传感器校准装置中包含金属均热体、加热元件、温度控制装置。该现有的校准装置在对精度要求高的表面温度传感器进行校准时，标准温度测量误差较大，金属均热体的温度均匀性和波动较大，不满足校准要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种表面温度传感器校准装置，能够提高表面标准温度测量精度，提高表面温度传感器校准能力。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种表面温度传感器校准装置，包括：圆形金属均热体、导热环、圆形加热元件、补热环、环形加热元件、标准温度传感器、温度控制系统；所述导热环安装在所述圆形金属均热体的外侧，用于提高所述圆形金属均热体的边缘温度，所述补热环安装在所述导热环的外侧，用于为所述导热环补充热量；所述圆形加热元件安装在所述圆形金属均热体和所述导热环的下方，用于为所述圆形金属均热体和所述导热环加热，所述环形加热元件安装在所述补热环下方，用于为所述补热环加热；所述温度控制系统与所述圆形金属均热体和所述补热环连接，用于对所述圆形金属均热体和所述补热环进行温度控制；所述标准温度传感器安装在所述圆形金属均热体的侧面，用于测量所述圆形金属均热体的工作圆面的标准温度。

优选地，所述标准温度传感器至少为两支，所述圆形金属均热体的侧面设置有至少两个测温孔，所述标准温度传感器插入所述测温孔内。

优选地，所述至少两个测温孔的轴线处于平行于所述圆形金属均热体的表面的两个圆形平面上并且经过各自的圆形平面的圆心。

优选地，所述温度控制系统为双路温控系统，其中一路控制所述圆形金属均热体的温度，另一路控制所述补热环与所述圆形金属均热体的温差。

优选地，还包括温度测量系统，所述温度测量系统用于测量所述标准温度传感器和待校准的表面温度传感器的温度信号。

优选地，还包括触控平板电脑,所述触控平板电脑用于安装所述温度控制系统和所述温度测量系统的测控软件。

优选地，所述测控软件用于设定温度控制参数、标准温度传感器参数、表面温度传感器参数。

优选地，还包括测温系统接线板，用于将所述标准温度传感器与待校准的表面温度传感器与所述温度测量系统连接。

优选地，还包括保温层，所述保温层位于所述圆形金属均热体、所述导热环、所述补热环、所述圆形加热元件、所述环形加热元件的组合体的侧面和底面。

优选地，所述标准温度传感器包括标准铂电阻温度计、精密级铂电阻温度计、标准铂铑10-铂热电偶、标准铂铑30-铂铑6热电偶、工作用铂铑10-铂热电偶、工作用铂铑30-铂铑6热电偶。

本实用新型实施例的表面温度传感器校准装置能够提高表面标准温度测量精度、提高表面温度均匀性，进一步提高表面温度传感器校准的不确定度水平。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本实用新型实施例提供的表面温度传感器校准装置的剖面图；

图2为本实用新型实施例提供的表面温度传感器校准装置的俯视图；

图3为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体剖面图；

图4为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体俯视图；

图5为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体仰视图；

图6为图1中的圆形金属均热体及标准温度传感器的剖面图；

图7为图1中的圆形金属均热体及标准温度传感器的俯视图；

图8为圆形金属均热体的表面标准温度计算曲线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种表面温度传感器校准装置。图1为本实用新型实施例提供的表面温度传感器校准装置的剖面图；图2为本实用新型实施例提供的表面温度传感器校准装置的俯视图。

如图1所示，本实用新型实施例的表面温度传感器校准装置包括：圆形金属均热体1、导热环2、补热环3、圆形加热元件4、环形加热元件5、温度控制系统7、标准温度传感器10。

圆形金属均热体1由质地均匀、热导率大的金属材料加工而成，为圆形饼状，用于提供均匀稳定的表面温度。圆形金属均热体1的上表面为工作圆面。

导热环2安装在圆形金属均热体1的外侧，与圆形金属均热体1紧贴，其在轴向的热导率大于圆形金属均热体1，用于提高圆形金属均热体1边缘的温度，进而提高圆形金属均热体1的温度均匀性。

补热环3位于导热环2的外侧，用于给导热环2补充热量，使导热环2的热量全部提供给圆形金属均热体1，进一步提高圆形金属均热体1的温度均匀性。

圆形加热元件4安装在圆形金属均热体1和导热环2的下方，用于为所述圆形金属均热体1和所述导热环2加热，环形加热元件5安装在补热环3下方，用于为补热环3加热。

图3为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体剖面图；图4为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体俯视图；图5为图1中的圆形金属均热体、导热环、补热环、圆形加热元件、环形加热元件的组合体仰视图。

如图3和图4所示，优选地，圆形加热元件4位于圆形金属均热体1和导热环2正下方并为圆形金属均热体1和导热环2提供热量，环形加热元件5位于补热环3正下方并为补热环3提供热量。如图5所示，环形加热元件5位于圆形加热元件4的外侧。

圆形金属均热体1和补热环3与温度控制系统7连接，由温度控制系统7进行温度控制。优选地，温度控制系统7为双路温控系统，采用温差跟随控制。温度控制系统7的其中一路控制圆形金属均热体1的温度，通过控制可控硅或固态继电器等调功器件为圆形加热元件4供电，圆形加热元件4发出热量并传递给圆形金属均热体1，圆形金属均热体1的温度由布置在其内部的控温传感器反馈给温度控制系统7，形成闭环控制，实现圆形金属均热体1的温度控制。

进一步地，温度控制系统7的另一路控制补热环3与圆形金属均热体1的温差，通过控制可控硅或固态继电器等调功器件给环形加热元件5供电，环形加热元件5发出热量并传递给补热环3，补热环3和圆形金属均热体1的温度差由布置在两者内部的温差传感器反馈给温度控制系统7，形成闭环控制，实现补热环3与圆形金属均热体1的温差控制，使用时，保证两者之间的温差为设置的某一温度值，当控制圆形金属均热体1的温度上升或稳定在某一温度时，补热环3的温度自动跟随控制并维持设置的温差。

标准温度传感器10用于测量圆形金属均热体1的工作圆面的标准温度，例如包括标准铂电阻温度计、精密级铂电阻温度计、标准铂铑10-铂热电偶、标准铂铑30-铂铑6热电偶、工作用铂铑10-铂热电偶、工作用铂铑30-铂铑6热电偶等。优选地，在本实施例中，采用至少两支标准温度传感器10测量圆形金属均热体1内部的温度，并由此计算圆形金属均热体1的工作圆面的温度。图6为图1中的圆形金属均热体及标准温度传感器的剖面图；图7为图1中的圆形金属均热体及标准温度传感器的俯视图。

如图1、图6和图7所示，在圆形金属均热体1的侧面设置用于标准温度传感器10测温的两个一样的圆孔，作为测温孔。两孔在平行于工作圆面的两个平面上，两个平面距离大于孔的直径，两孔方向为径向，均通过圆心。两支标准温度传感器10插入到圆形金属均热体1的两个测温孔中，用于测量圆形金属均热体1中心竖直两个位置的温度。

本实用新型实施例的表面温度传感器校准装置还包括保温层6、温度测量系统8、触控平板电脑9、测温系统接线板11、装置外壳12。

如图1所示，保温层6位于圆形金属均热体1、导热环2、补热环3、圆形加热元件4、环形加热元件5的组合体的侧面和底面，用于减小组合体的侧面和底面的热损失，提高组合体快速升温能力，并保证温度稳定。温度测量系统8用于测量标准温度传感器10以及待校准的表面温度传感器的电压、电阻或温度信号。温度控制系统7、温度测量系统8位于上述组合体的一侧，触控平板电脑9位于温度控制系统7、温度测量系统8的上方。

触控平板电脑9用于安装温度控制系统7、温度测量系统8的测控软件，该软件用于设置和显示控制温度、计算和显示标准温度、显示待校准的表面温度传感器的电压、电阻或温度信号等，并用于设定温度控制参数、标准温度传感器参数、表面温度传感器参数。

测温系统接线板11用于将标准温度传感器10、待校准表面温度传感器与温度测量系统8连接。装置外壳12用于圆形金属均热体1、导热环2、补热环3、圆形加热元件4、环形加热元件5、保温层6、双路温度控制系统7、温度测量系统8、触控平板电脑9、标准温度传感器10、测温系统接线板11等部件的安装。如图2所示，触控平板电脑9、测温系统接线板11安装在装置外壳12的一侧的上面板。

在本实施例中，利用至少两支标准温度传感器10的温度值计算圆形金属均热体1的工作圆面的温度，计算方法可以是差值或者多项式拟合。如图6所示，圆形金属均热体1的工作圆面的标准温度为T3，采用两支标准温度传感器10和温度测量系统8测量，并且通过拟合外推的方式计算得到。具体地，其中一支标准温度传感器10测量距圆形金属均热体1底面x1位置的温度T1，另一只标准温度传感器10测量距圆形金属均热体1底面x2位置的温度T2，圆形金属均热体1的上表面距下表面x3，则如图8所示，上表面温度T3由以下公式计算得到：

以下说明本实用新型实施例的表面温度传感器校准装置的工作过程。

根据待校准的表面温度传感器的校准温度选择温度范围、尺寸合适的同类型的两支标准温度传感器10，将标准温度传感器10插入到圆形金属均热体1的上下两个测温孔中，引线按照上下位置分别接入到温度测量系统8，并在触控平板电脑9的测控软件中设置标准温度传感器10的参数。

将待校准的表面温度传感器固定在或者放置到圆形金属均热体1的圆形表面中心，不带温度显示仪表的传感器接入温度测量系统8，并按照传感器类型在测控软件中进行设置，带温度显示仪表的传感器打开仪表电源即可。

在测控软件中设置温度控制系统7的温度，观察根据两支标准温度传感器10的温度值计算的表面温度值，当温度波动满足校准要求时，对表面温度传感器进行校准。

本实用新型实施例提供的表面温度传感器校准装置，能够提高表面温度的均匀性、稳定性，并且提高表面标准温度测量的准确度；并将温度控制系统、温度测量系统等集成在装置中，方便计量人员操作，提高工作效率。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种表面温度传感器校准装置，其特征在于，包括：圆形金属均热体、导热环、圆形加热元件、补热环、环形加热元件、标准温度传感器、温度控制系统；

所述导热环安装在所述圆形金属均热体的外侧，用于提高所述圆形金属均热体的边缘温度，所述补热环安装在所述导热环的外侧，用于为所述导热环补充热量；

所述圆形加热元件安装在所述圆形金属均热体和所述导热环的下方，用于为所述圆形金属均热体和所述导热环加热，所述环形加热元件安装在所述补热环下方，用于为所述补热环加热；

所述温度控制系统与所述圆形金属均热体和所述补热环连接，用于对所述圆形金属均热体和所述补热环进行温度控制；

所述标准温度传感器安装在所述圆形金属均热体的侧面，用于测量所述圆形金属均热体的工作圆面的标准温度。

2.根据权利要求1所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，所述标准温度传感器至少为两支，所述圆形金属均热体的侧面设置有至少两个测温孔，所述标准温度传感器插入所述测温孔内。

3.根据权利要求2所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，所述至少两个测温孔的轴线处于平行于所述圆形金属均热体的表面的两个圆形平面上并且经过各自的圆形平面的圆心。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，所述温度控制系统为双路温控系统，其中一路控制所述圆形金属均热体的温度，另一路控制所述补热环与所述圆形金属均热体的温差。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，还包括温度测量系统，所述温度测量系统用于测量所述标准温度传感器和待校准的表面温度传感器的温度信号。

6.根据权利要求5所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，还包括触控平板电脑,所述触控平板电脑用于安装所述温度控制系统和所述温度测量系统的测控软件。

7.根据权利要求6所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，所述测控软件用于设定温度控制参数、标准温度传感器参数、表面温度传感器参数。

8.根据权利要求5所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，还包括测温系统接线板，用于将所述标准温度传感器与待校准的表面温度传感器与所述温度测量系统连接。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，还包括保温层，所述保温层位于所述圆形金属均热体、所述导热环、所述补热环、所述圆形加热元件、所述环形加热元件的组合体的侧面和底面。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面温度传感器校准装置，其特征在于，所述标准温度传感器包括标准铂电阻温度计、精密级铂电阻温度计、标准铂铑10-铂热电偶、标准铂铑30-铂铑6热电偶、工作用铂铑10-铂热电偶、工作用铂铑30-铂铑6热电偶。

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