專利名稱：可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，該感溫探測器可以測取感溫電纜的電阻、電容乘積值，并計(jì)算出感溫電纜沿線最高點(diǎn)的溫度，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)視。
背景技術(shù)：
線型感溫探測器是一種用于消防安全領(lǐng)域長距離、大范圍溫度異常監(jiān)視的傳感器。2000年以前國內(nèi)的產(chǎn)品主要是開關(guān)量式線型感溫探測器，已有技術(shù)的感溫探測器存在不可重復(fù)使用、報(bào)警溫度固定、易受機(jī)械損傷、誤報(bào)率高等問題。鑒于此，本申請人于2000年研制了模擬量式可重復(fù)使用線型感溫探測器，該探測器可以較好地解決開關(guān)量式線型感溫探測器的問題，但也存在以下問題①報(bào)警溫度是按1米的感溫電纜升溫特性而設(shè)定，報(bào)警的過程與受熱長度有密切關(guān)系；②不能給出實(shí)時(shí)的溫度值；③無法實(shí)現(xiàn)差定溫探測，以提高探測器的使用范圍。因此，需要提出一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，該感溫探測器可以動態(tài)測量感溫電纜兩導(dǎo)體間的電阻、電容乘積RC值，根據(jù)RC與實(shí)際溫度間的關(guān)系推算出感溫電纜沿線范圍內(nèi)的最高的溫度。實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)視、報(bào)警溫度任意設(shè)定而與受熱長度無關(guān)、差定溫探測等功能。
本實(shí)用新型的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其要點(diǎn)在于由監(jiān)視終端、感溫電纜和終端盒組成；所述監(jiān)視終端由微處理器、脈沖輸出電路、信號比較整形電路、計(jì)時(shí)器電路、顯示與操作電路組成。
本實(shí)用新型的原理在于感溫電纜的等效電阻值R與感溫電纜的長度成反比關(guān)系，而感溫電纜的等效電容值C與感溫電纜的長度成正比關(guān)系，因此電阻、電容的乘積RC與感溫電纜長度無關(guān)。另外RC值與感溫電纜的受熱溫度有關(guān)。設(shè)在溫度T下感溫電纜單位長度的電阻值為rT，電容值為cT，則根據(jù)感溫電纜的等效電路原理可以推算出t0＝R.·C＝k·rT·cT，其中k為趨近于1的一個(gè)調(diào)整參數(shù)，可根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際測量確定。本實(shí)用新型通過監(jiān)視終端測取電阻電容的乘積RC，進(jìn)而可以計(jì)算出感溫電纜沿線范圍內(nèi)的最高溫度值。根據(jù)所述的原理，本實(shí)用新型主要采用測量感溫電纜時(shí)間常數(shù)t0＝R.·C的方法來設(shè)計(jì)監(jiān)視終端。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型可以探測到精度較高的溫度值，因此報(bào)警閾值的設(shè)定可以通過顯示與操作電路任意輸入，并且報(bào)警溫度的設(shè)定與受熱長度無關(guān)。
2、本實(shí)用新型通過得到的實(shí)時(shí)溫度值，可以建立火災(zāi)報(bào)警的差定溫?cái)?shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)差定溫的探測。
3、本實(shí)用新型可以廣泛用于工業(yè)、國防領(lǐng)域環(huán)境惡劣場所的長距離、大范圍溫度異常監(jiān)視探測或?qū)崟r(shí)溫度監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)定溫或差定溫探測報(bào)警。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1、本實(shí)用新型的原理框圖圖2、本實(shí)用新型的平行導(dǎo)體式感溫電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖3、本實(shí)用新型的平行導(dǎo)體式感溫電纜另一結(jié)構(gòu)示意圖圖4、本實(shí)用新型的同軸纜式感溫電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖5、本實(shí)用新型的感溫電纜的等效電路圖圖6、本實(shí)用新型的感溫電纜的溫度—頻率特性圖圖7、本實(shí)用新型的時(shí)間常數(shù)的一種測量方法示意圖圖8、本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例的原理框圖具體實(shí)施方式
參見圖1及圖2，本實(shí)用新型的感溫探測器，由監(jiān)視終端6、感溫電纜7和終端盒8組成；所述監(jiān)視終端由微處理器2、脈沖輸出電路3、信號比較整形電路4、計(jì)時(shí)器電路5、顯示與操作電路1組成。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述的感溫電纜為平行導(dǎo)體式感溫電纜，所述平行導(dǎo)體701之間設(shè)有負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料702，該感溫電纜設(shè)有兩條導(dǎo)體，導(dǎo)體之間的距離較大。其中，負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料起到絕緣層作用，隨著溫度的變化，感溫電纜的等效電阻和電容也發(fā)生變化，且等效電阻R與受熱長度成反比，等效電容C與受熱長度成正比，因此感溫電纜的時(shí)間常數(shù)RC與長度無關(guān)。在本實(shí)用新型中，所采用的負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料具有溫度異常后可恢復(fù)的特性，所述終端盒內(nèi)設(shè)終端電阻，該終端盒用于感溫電纜的故障監(jiān)視。
參見圖3，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述感溫電纜為平行導(dǎo)體式感溫電纜，所述平行導(dǎo)體701之間設(shè)有負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料702，該感溫電纜還設(shè)有耐高溫、耐腐蝕的外護(hù)套71。該感溫電纜設(shè)有兩條導(dǎo)體，導(dǎo)體之間的距離較小。
參見圖4，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述的感溫電纜為同軸纜式感溫電纜，該電纜由內(nèi)向外依次設(shè)置金屬導(dǎo)體701、負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料絕緣層702、金屬編織層703、耐高溫、耐腐蝕外護(hù)套72。
參見圖5，顯示了本實(shí)用新型的感溫電纜的等效電路。設(shè)感溫電纜全長為L，環(huán)境溫度下單位長度的電阻為rn，電容值為cn；根據(jù)等效電路，設(shè)溫度T下感溫電纜單位長度的電阻為rT，電容值為cT，且受熱長度為L，則根據(jù)感溫電纜的等效電路原理可以推算出t0＝R·C＝rT·cT{[l+(L-l)cn/cT]/[l+(L-l)rT/rn]}，可簡化為t0＝k·rT·cT，其中k為趨近于1的一個(gè)調(diào)整參數(shù)，可根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際測量確定。
參見圖6，顯示了本實(shí)用新型的感溫電纜的溫度—頻率特性。取f＝l/t0，通過試驗(yàn)測試可以得出感溫電纜的溫度一頻率特性，而每一個(gè)頻率值即對應(yīng)某一個(gè)溫度。由此只需測出時(shí)間常數(shù)t0或頻率f即可推算出感溫電纜沿線的最高溫度。
參見圖7，顯示了本實(shí)用新型的一種時(shí)間常數(shù)的測量原理，即向感溫電纜輸入脈沖信號，測量感溫電纜動態(tài)過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓V0約90％(V1)時(shí)所需的時(shí)間，即為t0。
參見圖8，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。微處理器11(其型號為8XC552)主要完成控制脈沖信號輸出、讀取計(jì)時(shí)器電路(其型號為8XC552T1，T2)數(shù)值、進(jìn)行溫度的計(jì)算、控制輸出顯示等功能。脈沖輸出電路(其型號為CD4051)12將根據(jù)微處理器11的命令輸出特定頻率或脈寬脈沖，即可用于時(shí)間常數(shù)測定法，也可用于直接測頻率法。高速緩沖放大器13、14允許高頻信號輸出，可以對內(nèi)部電路起到保護(hù)作用。高速比較器15、16的參比電壓有數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器19輸出，其由不同的感溫電纜的特性決定。邏輯門18輸出啟動和停止計(jì)時(shí)器電路20的信號，當(dāng)脈沖輸出電路12啟動時(shí)，計(jì)時(shí)器電路20清零并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)感溫電纜動態(tài)過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓V0約90％(V1)時(shí)，停止計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)器電路20的計(jì)時(shí)脈沖由脈沖發(fā)生電路17給出。微處理器11從計(jì)時(shí)器電路取出脈沖數(shù)并計(jì)算得到時(shí)間常數(shù)t0或頻率f，最終得出溫度值T0微處理器11進(jìn)而控制輸出繼電器、顯示燈和液晶顯示模塊21動作，進(jìn)行必要的顯示。當(dāng)感溫電纜短路故障時(shí)，時(shí)間常數(shù)t0約等于0；當(dāng)感溫電纜斷路故障時(shí)，所測頻率f小于正常工作時(shí)的低限fn；由此微處理器11可以判斷出感溫電纜的故障狀態(tài)。
本實(shí)用新型得到的是精度較高的溫度值，因此報(bào)警閾值的設(shè)定可以通過顯示操作界面任意輸入。另外通過得到的實(shí)時(shí)溫度值，可以建立火災(zāi)報(bào)警的差定溫?cái)?shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)差定溫的探測。
本實(shí)用新型可以廣泛用于工業(yè)、國防領(lǐng)域環(huán)境惡劣場所的長距離、大范圍溫度異常監(jiān)視探測或?qū)崟r(shí)溫度監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)定溫或差定溫探測報(bào)警。
權(quán)利要求1.一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其特征在于由監(jiān)視終端、感溫電纜和終端盒組成；所述監(jiān)視終端由微處理器、脈沖輸出電路、信號比較整形電路、計(jì)時(shí)器電路、顯示與操作電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其特征在于所述的感溫電纜為平行導(dǎo)體式感溫電纜，所述平行導(dǎo)體之間設(shè)有負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其特征在于所述的感溫電纜設(shè)有耐高溫、耐腐蝕的外護(hù)套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其特征在于所述的感溫電纜為同軸纜式感溫電纜，該電纜由內(nèi)向外依次設(shè)置金屬導(dǎo)體、負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料絕緣層、金屬編織層、耐高溫、耐腐蝕外護(hù)套。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視模擬量線型感溫探測器，其要點(diǎn)在于由監(jiān)視終端、感溫電纜和終端盒組成；所述監(jiān)視終端由微處理器、脈沖輸出電路、信號比較整形電路、計(jì)時(shí)器電路、顯示與操作電路組成。本實(shí)用新型可以動態(tài)測量感溫電纜兩導(dǎo)體間的電阻、電容乘積RC值，根據(jù)RC與實(shí)際溫度間的關(guān)系推算出感溫電纜沿線范圍內(nèi)的最高的溫度。實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)視、報(bào)警溫度任意設(shè)定而與受熱長度無關(guān)、差定溫探測等功能。
文檔編號G01K7/16GK2606884SQ0324235
公開日2004年3月17日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者李剛進(jìn), 丁國鋒 申請人:首安工業(yè)消防股份有限公司