CN220912496U - 一种低温介质温度测量电路及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温介质温度测量电路及系统，包含恒压电源、多个热敏电阻传感器、测量电器柜，以及与热敏电阻传感器对应且设置在测量电器柜内的多个分压电阻。恒压电源的正极与热敏电阻传感器的一端连接，所述热敏电阻传感器的另一端与对应的分压电阻的一端连接，分压电阻的另一端与所述恒压电源的负极连接。测量电器柜内还设置测量装置和采集装置。所述测量装置分别通过第一电性导线与分压电阻的两端连接，用于测量所述分压电阻的电压。所述采集装置电连接测量装置，用于采集所述分压电阻的电压的数据信息。该电路能够适应不同外部温度环境对其测量的影响，在保证温度测量元器件安全使用的同时，进一步提高测量精度以及测量效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及运载火箭领域，特别涉及一种低温介质温度测量电路及系统。
背景技术
随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。在液体火箭发动机热试车台测量系统中，需要使用温度传感器对贮箱、管路内推进剂等低温温度进行精确测量。液氧甲烷发动机地面试车中低温温度测量对于保证发动机性能、确保试车安全和优化试车参数具有极其重要的意义。
目前，液氧甲烷温度的测量主要包括：热电偶法、红外线法、超声波法、热阻法以及半导体温度传感器。上述测量方法在测量液氧甲烷温度时，往往会受到外部环境的制约，影响测量精度。此外，这些测量方法在长时间使用时，器件中的电阻会升温发热，严重影响器件安全使用，从而进一步影响测量的准确性。
本申请提供一种低温介质温度测量电路，可以适应不同外部温度环境对其测量的影响，保证温度测量元器件安全使用的同时，进一步提高测量精度以及测量效率。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温介质温度测量电路，可以适应不同外部温度环境对其测量的影响，保证温度测量元器件安全使用的同时，进一步提高测量精度以及测量效率。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低温介质温度测量电路，包含恒压电源、多个热敏电阻传感器、测量电器柜，以及与所述热敏电阻传感器对应且设置在所述测量电器柜内的多个分压电阻，其中，
所述恒压电源的正极与所述热敏电阻传感器的一端连接，所述热敏电阻传感器的另一端与对应的分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与所述恒压电源的负极连接；
所述测量电器柜内还设置测量装置和采集装置，所述测量装置分别通过第一电性导线与所述分压电阻的两端连接，用于测量所述分压电阻的电压；所述采集装置电连接所述测量装置，用于采集所述分压电阻的电压的数据信息。
进一步的，多个所述热敏电阻传感器分别设置在低温管路和贮箱上，用于分别测量所述低温管路和所述贮箱内的低温介质的温度。
进一步的，所述热敏电阻传感器的测量开氏温度的范围为A，其中，70K≤A≤120K。
进一步的，所述热敏电阻传感器的阻值10KΩ≤R1≤500KΩ。
进一步的，所述恒压电源的电压为B，其中3V≤B≤5V。
进一步的，所述分压电阻的阻值为R2，其中，7KΩ≤R2≤10KΩ。
进一步的，所述分压电阻并联设置电容。
进一步的，所述第一电性导线的周向外侧设有磁环，且所述磁环的内壁与所述第一电性导线的外表面相互紧贴。
进一步的，所述采集装置通过第二电性导线与所述测量装置连接。
本实用新型还提供一种低温介质温度测量系统，包含上述任意一项低温介质温度测量电路。
与现有技术相比，本实用新型至少具有如下之一的有益效果是：
该种低温介质温度测量电路由恒压电源、多个热敏电阻传感器、测量电器柜，以及与所述热敏电阻传感器对应且设置在所述测量电器柜内的多个分压电阻组成。分压电阻与热敏电阻传感器串联，通过增加分压电阻可以增加整个回路阻值，避免回路电流过大导致热敏电阻传感器发热，进一步避免热敏电阻传感器因发热而造成灵敏度降，改善测量的精度。分压电阻还对电路具有保护作用，防止热敏电阻传感器受损短路时恒压电源工作异常，进而保证热敏电阻传感器安全工作。
本申请的低温介质温度测量电路，可以适应不同外部温度环境对其测量的影响，保证温度测量元器件安全使用的同时，进一步提高测量精度以及测量效率。
附图说明
图1是本实用新型低温介质温度测量电路的结构简图。
附图标记说明：
1恒压电源 2热敏电阻传感器
3分压电阻 4采集装置
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，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。
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。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
请参阅图1所示，本实用新型的实施例提供了一种低温介质温度测量电路，包含恒压电源1、多个热敏电阻传感器2、测量电器柜，以及与热敏电阻传感器2对应且设置在测量电器柜内的多个分压电阻3，其中，
恒压电源1的正极与热敏电阻传感器2的一端连接，热敏电阻传感器2的另一端与对应的分压电阻3的一端连接，分压电阻3的另一端与恒压电源1的负极连接；
测量电器柜内还设置测量装置和采集装置4，测量装置分别通过第一电性导线与所分压电阻的两端连接，用于测量分压电阻的电压；采集装置4电连接测量装置，用于采集分压电阻的电压的数据信息。
具体的说，该种低温介质温度测量电路由恒压电源1、多个热敏电阻传感器2、测量电器柜，以及与热敏电阻传感器2对应且设置在测量电器柜内的多个分压电阻3组成。这种温度测量电路，通过分压电阻3与热敏电阻传感器2串联，进一步增加了整个回路的阻值，避免回路电流过大导致热敏电阻传感器2发热，从而避免热敏电阻传感器2因发热而造成灵敏度降低，改善温度测量的度。此外，分压电阻3对电路具有保护作用，防止热敏电阻传感器2受损短路时恒压电源工作异常，进而保证热敏电阻传感器2的安全工作。
另外，本发明采用热敏电阻传感器2，热敏电阻传感器2为可以随温度上升阻值降低的负温度系数传感器，从而使热敏电阻传感器2具有更高的测量精度，更适用于液氧、液甲烷等低温介质的温度测量。本申请的低温介质温度测量电路，可以适应不同外部温度环境对其测量的影响，保证温度测量元器件安全使用的同时，进一步提高测量精度以及测量效率。
值得一提的是，为了精确测量低温介质的温度，及时掌握进入发动机内的低温介质的温度数据，例如，多个热敏电阻传感器2分别设置在低温管路和贮箱上，用于测量低温管路和贮箱内的低温介质的温度。
进一步的，经过大量仿真试验，热敏电阻传感器2的测量开氏温度的范围为A，其中，当70K≤A≤120K时，满足对低温介质温度的测量范围同时，更加方便对低温介质进行温度测量。
特别需要指出的是，为了保证热敏电阻传感器2的阻值(R1)稳定，经过大量的测算试验，例如，当热敏电阻传感器2的阻值满足10KΩ≤R1≤500KΩ时，可以减少器件工作温度升高对阻值的影响，从而保证热敏电阻传感器2能够安全稳定的工作。
在本实施方式中，为了方便电源的使用，例如，恒压电源1的电压为B，当满足3V≤B≤5V。本申请的低温介质测量电路，通过在恒压电路设置电压范围，可以有效保护热敏电阻传感器(恒压电源的电压设置在较小的范围内，使得热敏电阻传感器上的阻值分压减小，从而减少阻值因工作而产生大量的热能)，提高低温介质温度测量准确率和效率。
在同一实施例中，结合热敏电阻的应用场景，且方便分压电阻分压，例如，分压电阻3的阻值为R2。其中，分压电阻的阻值R2满足7KΩ≤R2≤10KΩ时，可以方便测量R2上的电压，降低测量误差，即可以更准确的获取热敏电阻传感器2测量的低温介质的温度。
另外，为了滤除高频干扰信号对电路的影响，例如，分压电阻3还可以并联设置电容。
特别需要指出的是，为了减少测量信号在传输过程中被电磁干扰，例如，第一电性导线的周向外侧设有磁环，且磁环的内壁与第一电性导线的外表面相互紧贴。
此外，为了方便采集装置4与测量装置的连接，保证测量数据准确、快速的传输，例如，采集装置4通过第二电性导线与测量装置连接。
本方案以NTC热敏电阻传感器作为测量传感器进行说明，在实际应用时，将NTC热敏电阻传感器安装在管路、贮箱测温接管嘴上。NTC热敏电阻传感器是一种随温度上升阻值降低的负温度系数传感器，通过传感器出场配套分度表，记录该传感器在不同温度下对应电阻值。在这种测量电路中，可以选用高精度电阻作为分压电阻，安装在电气柜(测量电器柜)上。恒压电源与分压电阻、NTC热敏电阻通过电缆连成回路，使用NI PXIe机箱(测量装置)测量分压电阻两端的电压。
根据分压原理，分压电阻两端的电压和恒压电源的电压有以下关系：
UR1/Ucc＝R1/R1+R2；其中，热敏电阻传感器的电阻为R1；热敏电阻传感器的电压为UR1；分压电阻为R2(已知)；恒压电源为Ucc(已知)。
NTC热敏电阻阻值与温度值的对应关系(传感器出场配套分度表，记录该传感器在不同温度下对应电阻值)转换成UR1与温度值的对应关系，可以通过测量装置软件编写温度采集程序(测量装置上运行labview软件、编写查表法程序)，从而实现通过测得的分压电阻的电压得到热敏电阻传感器的实测温度。
本实用新型还提供一种低温介质温度测量系统，包含上述任意一项低温介质温度测量电路。
以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种低温介质温度测量电路，其特征在于，包含恒压电源、多个热敏电阻传感器、测量电器柜，以及与所述热敏电阻传感器对应且设置在所述测量电器柜内的多个分压电阻，其中，
所述恒压电源的正极与所述热敏电阻传感器的一端连接，所述热敏电阻传感器的另一端与对应的分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与所述恒压电源的负极连接；
所述测量电器柜内还设置测量装置和采集装置，所述测量装置分别通过第一电性导线与所述分压电阻的两端连接，用于测量所述分压电阻的电压；所述采集装置电连接所述测量装置，用于采集所述分压电阻的电压的数据信息。
2.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，多个所述热敏电阻传感器分别设置在低温管路和贮箱上，用于分别测量所述低温管路和所述贮箱内的低温介质的温度。
3.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述热敏电阻传感器的测量开氏温度的范围为A，其中，70K≤A≤120K。
4.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述热敏电阻传感器的阻值10KΩ≤R1≤500KΩ。
5.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述恒压电源的电压为B，其中3V≤B≤5V。
6.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述分压电阻的阻值为R2，其中，7KΩ≤R2≤10KΩ。
7.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述分压电阻并联设置电容。
8.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述第一电性导线的周向外侧设有磁环，且所述磁环的内壁与所述第一电性导线的外表面相互紧贴。
9.根据权利要求1所述的低温介质温度测量电路，其特征在于，所述采集装置通过第二电性导线与所述测量装置连接。
10.一种低温介质温度测量系统，其特征在于，包含权利要求1-9任意一项所述的低温介质温度测量电路。
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