專利名稱：一種非接觸式測(cè)溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸式測(cè)溫方法，具體的講是利用鐵(亞鐵)磁體的磁導(dǎo)率溫度特性，實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)溫。
背景技術(shù)：
通常，炸制食品的油溫約160_170°C，如果要炸透食物，油溫約190°C左右，經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)油溫在50-90°C，會(huì)有少量氣泡，油面平靜；當(dāng)在90-120°C，氣泡消失，油面平靜； 120-170°C時(shí)，油溫急劇上升，油面依舊平靜；到170-210°C，有少量青煙，油表面有少許小波紋；一旦到210-250°C，將形成大量含有丙烯醛的青煙，還產(chǎn)生油脂的熱聚合物、多環(huán)芳烴等多種毒物，因此，用油烹飪的過程中的控溫是必要的，優(yōu)選將油溫控制在180°C左右?，F(xiàn)有技術(shù)中，電飯煲是另一種溫度控制的典型例子，但是，電飯煲在做米飯的溫度控制方式，和上述油溫控制有著很大的不同，因?yàn)?，米飯的溫度控制只要一點(diǎn)即可，即，控制在103士2°C，即可實(shí)現(xiàn)煮飯以及保溫。特開平10-125453公開了一種電磁感應(yīng)加熱烹飪器用的被加熱烹飪器，在該文獻(xiàn)中，感溫不銹鋼是具有居里溫度的材料。所以，由于居里溫度的作用，其磁性會(huì)由強(qiáng)磁性體向順磁性體變化，當(dāng)超過居里溫度時(shí)，由于磁性金屬材料會(huì)喪失磁性，導(dǎo)磁率變低，發(fā)熱體的發(fā)熱量以居里溫度為邊界發(fā)生很大的變化，其結(jié)果便是能夠使用居里溫度進(jìn)行溫度控制，例如，使用居里溫度為220°C的感溫不銹鋼控溫時(shí)，在任何條件下，油的溫度也不會(huì)超過 220 °C。CN1887150中公開了一種能發(fā)出反映溫度變化的磁信號(hào)的電磁鍋，包括鍋體，在鍋體底部固定至少一塊感溫磁鋼作為溫度信號(hào)發(fā)生元件，可以根據(jù)感溫磁鋼達(dá)到的居里溫度而向電磁灶發(fā)出一個(gè)失去鐵磁性信號(hào)，在電磁灶同時(shí)有一磁感應(yīng)元件的情況下，使電磁灶根據(jù)感應(yīng)到的信號(hào)來(lái)進(jìn)行溫度控制程序的轉(zhuǎn)換，改變了現(xiàn)有技術(shù)電磁灶必須人工控溫的狀況，拓寬電磁灶和電磁鍋的用途。上述現(xiàn)有技術(shù)其實(shí)利用的僅僅是材料的居里點(diǎn)前后物質(zhì)磁性的突變，即通過所述居里點(diǎn)可以控制一個(gè)溫度點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)更寬的溫度范圍且連續(xù)的非接觸式控溫，本發(fā)明的研究人員在 CN1013079M作出了有益的嘗試，該文獻(xiàn)公開了了一種設(shè)有磁感應(yīng)測(cè)溫裝置的電磁爐，在所述的電磁爐臺(tái)板下方靠近加熱線圈的位置還設(shè)置有測(cè)溫感應(yīng)線圈，用于將電磁爐臺(tái)板上方的磁性感溫元件在設(shè)定的溫度點(diǎn)上產(chǎn)生的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出，并在電磁爐控制電路中增設(shè)測(cè)溫電路，該測(cè)溫電路主要由測(cè)溫感應(yīng)線圈和電信號(hào)判別電路構(gòu)成。但是，該案沒有對(duì)其控制原理進(jìn)行說明，進(jìn)一步的研究認(rèn)為，該技術(shù)方案需要在一系列特定的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)。如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)更寬的溫度范圍且連續(xù)的非接觸式控溫，并從原理以及機(jī)理上加以說明，現(xiàn)有技術(shù)沒有給出任何啟示，有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種非接觸式測(cè)溫方法。本發(fā)明的目的可以通過以下方式得以實(shí)現(xiàn)一種非接觸式測(cè)溫方法，包括一個(gè)需要測(cè)溫的部件，在所述的需要測(cè)溫的部件接觸部位設(shè)置至少一個(gè)磁性感溫元件；一個(gè)勵(lì)磁線圈；一個(gè)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，和控制電路； 其特征在于所述的制備磁性感溫元件鐵磁體或亞鐵磁體，在工作溫度范圍內(nèi)，具有連續(xù)下降的μ_Τ曲線，所述曲線的任一點(diǎn)的切線與橫向的T軸具有夾角β，所述的夾角β為鈍角；或具有連續(xù)上升的μ-T曲線，所述曲線的任一點(diǎn)的切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角；然后在勵(lì)磁線圈上施加一個(gè)交變電場(chǎng)，勵(lì)磁線圈工作時(shí)，在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生一個(gè)基本電信號(hào)，同時(shí)對(duì)磁性感溫元件進(jìn)行勵(lì)磁，當(dāng)被測(cè)物體溫度變化時(shí)， 磁性感溫元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號(hào)，通過信號(hào)判別電路，以及控制電路可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)溫。上述的β角的范圍在100-170度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度； 或，所述的α角的范圍在10-80度，優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；以及，所述的工作溫度是指室溫至250°C，優(yōu)選30-220°C，更加優(yōu)選50-200°C。所述的鐵磁體、亞鐵磁體是指鐵、鎳、鈷、釓、鏑的任何一種以及它們組合的合金， 以及鐵氧體。對(duì)應(yīng)不同的頻率或功率，預(yù)置多個(gè)μ "Τ曲線，測(cè)溫時(shí)采用的比較對(duì)象和預(yù)置的等同或者最為接近的μ-T曲線進(jìn)行換算。本發(fā)明所述的控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測(cè)電路、溫度保護(hù)電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護(hù)電路等，還包括測(cè)溫電路，所述的測(cè)溫電路包括測(cè)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件和電信號(hào)判別電路，磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件與電信號(hào)判別電路相連，電信號(hào)判別電路再與輸出控制電路連接。本發(fā)明所述的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件包括電磁感應(yīng)線圈、霍爾線圈以及霍爾芯片，或者他們的組合。在易于實(shí)現(xiàn)的情形下，可以將被加熱物體的尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件之間的參數(shù)是相對(duì)固定的；或者，采用的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量對(duì)勵(lì)磁線圈、磁性感溫元件、磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件很小的影響。根據(jù)需要，可以對(duì)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行部分屏蔽；所述的勵(lì)磁線圈可以兼做被加熱物體的加熱線圈，所述的磁性感溫元件固定在被測(cè)溫的部件上并互相接觸形成良好的導(dǎo)熱。更加具體的描述如下，正如前述，鐵磁體、亞鐵磁體或鐵氧體的磁導(dǎo)率(或磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁化強(qiáng)度)與溫度等參數(shù)有著非常復(fù)雜關(guān)系，它們受頻率、溫度、居里點(diǎn)前后的磁特性變換等因素的影響，具體可參見下面引用的現(xiàn)有技術(shù)的公開內(nèi)容?！豆δ懿牧稀吩隹?001第10期公開了了一種"F^3Nb6B11合金磁導(dǎo)率隨溫度的變化”的研究文章，從該文獻(xiàn)可以看出，所述合金磁導(dǎo)率與溫度形成復(fù)雜的關(guān)系，甚至，在不同的條件下，它們的關(guān)系系數(shù)具有完全不同的趨勢(shì)，參見附圖1 (a)。"Fe-Cu-Nb-Si-B合金磁導(dǎo)率與溫度關(guān)系”(物理學(xué)報(bào)，1997年10月第10期)公開指出，最具有代表性的!^e73.{!^!^、.典合金在不同的退火溫度下體現(xiàn)了迥然不同的Ui-T曲線，并進(jìn)一步指出，μ ^逭！"的變化主要是由Ms，K及Xs的變化引起的。參見附圖 1(b)。周期性對(duì)稱變化的交流磁化過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度也周期性對(duì)稱地變化，其磁滯回線表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)特性，如果磁化場(chǎng)的振幅不變情況而提高頻率，則磁滯回線逐漸變?yōu)闄E圓形，可以看出，外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化以及外界磁場(chǎng)的頻率對(duì)鐵磁體的動(dòng)態(tài)特性有很大的影響。圖2(a)是典型的磁化曲線(B-H曲線)，鐵磁體的共同磁化特點(diǎn)是隨著H的增加， 開始時(shí)B緩慢的增加，此時(shí)μ較小；而后便隨H的增加B急劇增大，μ也迅速增加；最后隨 H增加，B趨向于飽和，而此時(shí)的μ值在到達(dá)最大值后又急劇減小(磁導(dǎo)率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度增加而升高，當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過某限值，磁導(dǎo)率急劇下降稱為磁飽和，材料失去磁屏蔽，磁導(dǎo)率越高越易飽和)，該附圖也表明了磁導(dǎo)率μ是磁場(chǎng)H的函數(shù)。圖2(b)中可看到，磁導(dǎo)率μ還是溫度的函數(shù)，當(dāng)溫度升高到某個(gè)值時(shí)，鐵磁體由鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變成順磁狀態(tài)，在曲線突變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度就是居里溫度Τ。；Weiss的內(nèi)場(chǎng)理論(參見圖3)指出，內(nèi)場(chǎng)(分子場(chǎng))的大小與磁化強(qiáng)度M成正比， 在溫度很低時(shí)，Ms隨T變化很小，鐵磁體(參見圖3(a))內(nèi)部存在自發(fā)的磁化強(qiáng)度，當(dāng)溫度越低自發(fā)磁化強(qiáng)度越大.同時(shí)，鐵磁體的磁化率是特別大的正數(shù)，在某個(gè)臨界溫度Τ。以下， 即使沒有外加磁場(chǎng)，材料中也會(huì)產(chǎn)生自發(fā)的磁化強(qiáng)度。當(dāng)溫度逐漸上升時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序作用逐漸加強(qiáng)，自發(fā)磁化強(qiáng)度Ms逐漸減小，當(dāng)溫度達(dá)到Tc(居里溫度點(diǎn))時(shí)，自發(fā)磁化強(qiáng)度劇烈下降為零，轉(zhuǎn)變成順磁體，這時(shí)磁化率服從居里-外斯定律Χ = μ 0C/ (Τ- θ )。順磁居里點(diǎn)θ往往和居里點(diǎn)Τ。很接近，一般θ >Τ。。通常，純鐵的居里溫度是770°C，純鎳是350°C。亞鐵磁體(參見圖3 (b))的磁化率在溫度低于T。時(shí)的磁化率不如鐵磁體那么大， 它的自發(fā)磁化強(qiáng)度也沒有鐵磁體的大，典型的亞鐵磁體材料是鐵氧體。順磁居里點(diǎn)θ <Τ。， 且往往為負(fù)值。“用差值法測(cè)定鐵磁材料磁化強(qiáng)度-溫度曲線及居里點(diǎn)”(《物理通報(bào)》，19620630) 公開了幾種鐵氧體的磁化強(qiáng)度和溫度的關(guān)系曲線，參見附圖4，其中，原圖標(biāo)圖5的樣品是用某種軟磁鐵氧體，而原圖標(biāo)圖6的樣品是用一束鎳(鈍度未知)。鐵磁材料的磁導(dǎo)率溫度關(guān)系的復(fù)雜性從以上文獻(xiàn)可見一斑，已知的研究表明，磁介質(zhì)一般可分為鐵磁體、順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)，磁介質(zhì)的磁化規(guī)律滿足以下關(guān)系Β = μ0(1+Χω) H= μΓμ0Η= μ H，其中，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，H是磁場(chǎng)強(qiáng)度，l·^是相對(duì)磁導(dǎo)率，μ。是真空磁導(dǎo)率，μ是絕對(duì)磁導(dǎo)率，Xm是磁化率。磁導(dǎo)率μ，表征磁介質(zhì)磁性的物理量，通常使用的是磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率μ r，其定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ C1之比；磁導(dǎo)率實(shí)際上代表了磁性材料被磁化的容易程度；在磁化的不同階段，材料的磁導(dǎo)率也不同，磁導(dǎo)率在最高點(diǎn)稱為最大磁導(dǎo)率。在磁化起始點(diǎn)的磁導(dǎo)率稱為初始磁導(dǎo)率。磁化強(qiáng)度Μ，描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量，是矢量，定義為單位體積內(nèi)分子磁矩m的矢量和，在外磁場(chǎng)作用下，磁介質(zhì)磁化后出現(xiàn)的磁化電流要產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，它與外磁場(chǎng)之和為總磁場(chǎng)B，對(duì)于線性各向同性磁介質(zhì)，M與B、H成正比，順磁質(zhì)的M與B、H同方向，對(duì)于鐵磁體，M和B、H之間有復(fù)雜的非線性關(guān)系，構(gòu)成磁滯回線。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式磁感應(yīng)溫度檢測(cè)方法，需要清楚利用什么樣的磁介質(zhì)特性，才能唯一的得出可以利用的溫度變化的電信號(hào)。正如前述，在外磁場(chǎng)作用下，磁介質(zhì)磁化后出現(xiàn)的磁化電流要產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，它與外磁場(chǎng)之和為總磁場(chǎng)B，而總磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率、磁化率以及磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系是，B = μ。(1+Χω)Η= μΓμ0Η= μ H，如果在一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟茸兓秶鷥?nèi)，附加磁場(chǎng)，或者，總磁場(chǎng)B 能夠隨之有較大幅度的連續(xù)變化，是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的目的的一個(gè)前提，這是因?yàn)?，如果總磁?chǎng)或者磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨溫度變化而變化的幅度較大，就能夠讓感應(yīng)線圈、霍爾線圈或者霍爾元件感受到到磁通量的變化，就能夠產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，這是本發(fā)明的基本思路之一。μ。是真空磁導(dǎo)率等于1，如果固定磁場(chǎng)強(qiáng)度H，選擇一種或者數(shù)種在指定溫度范圍內(nèi)具有較大幅度變化的相對(duì)磁導(dǎo)率μ^的磁介質(zhì)，就可能實(shí)現(xiàn)發(fā)明，根據(jù)這樣的研究結(jié)論， 上述現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)中公開的多種磁介質(zhì)就可以被利用。從現(xiàn)有技術(shù)可知，順磁質(zhì)的l·^略大于1，幾乎接近μ C1，順磁質(zhì)B和H滿足線性關(guān)系，B= μ^。Η= μΗ。非鐵磁性物質(zhì)的μ近似等于μ『而鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很高， μ >> μ C1，因此，鐵磁體、亞鐵磁體，包括鐵氧體，是適當(dāng)?shù)?。正如前述，鐵磁體在溫度升至居里點(diǎn)后變?yōu)轫槾刨|(zhì)，而順磁質(zhì)的μ r略大于1，幾乎接近μ C1，溫度對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度，或者總磁場(chǎng)B不再引起較大的變化，因此居里點(diǎn)后的磁導(dǎo)率的變化是不能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述目的的。鐵磁體磁化后，在介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng)顯著增強(qiáng)，即磁化后具有很強(qiáng)的與外磁場(chǎng)同方向的附加磁場(chǎng)，其表象是引入磁場(chǎng)中感受到強(qiáng)吸引力的物質(zhì)，其所受力是順磁質(zhì)的約四五千倍，鐵磁體的1，其數(shù)值幾乎是μ。的IO3-IO4倍，鐵、鎳、鈷、釓、鏑及其合金和一些非金屬的鐵氧體都屬于這一類。鐵磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率μ , = μ / μ ^如鑄鐵為200 400 ；硅鋼片為7000 10000 ；鎳鋅鐵氧體為10 1000 ；鎳鐵合金為2000 ；錳鋅鐵氧體為300 5000 ；坡莫合金為20000 200000。空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1. 00000004 ；鉬為1. 00026 ；抗磁性物質(zhì)(例如， 汞、銀、銅、碳(金剛石)、鉛)的相對(duì)磁導(dǎo)率都小于但接近于1。但是，參見附圖2(b)，這是一個(gè)典型的μ -T曲線圖，即使在居里點(diǎn)前，μ "Τ曲線也呈現(xiàn)了復(fù)雜的變化，例如，居里點(diǎn)前，附圖l(a)l中的曲線約65°C左右，附圖l(a)2約55°C 左右，附圖1(b) 1中約^(TC左右，呈現(xiàn)了一個(gè)峰值或谷底，如果利用具有如此特性的μ-T 曲線的材料，就會(huì)在不同溫度下出現(xiàn)二個(gè)相同的磁導(dǎo)率μ，其信號(hào)輸出給信號(hào)判別電路時(shí)， 將無(wú)法判斷所述的磁導(dǎo)率μ對(duì)應(yīng)的溫度究竟是哪一個(gè)。因此，本發(fā)明的研究人員，如下的方式是可以用在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案中，選擇一種鐵磁體，其μ-T曲線，在烹飪溫度范圍內(nèi)，該曲線呈現(xiàn)一個(gè)連續(xù)上升或者連續(xù)下降的過程。所述的烹飪溫度是指，室溫到210°c，優(yōu)選是25-200°C，更加優(yōu)選是30-180°C。例如附圖1(a)的4、6、8在室溫至約500°C的范圍內(nèi)，就呈現(xiàn)出了一種連續(xù)下降的過程； 而附圖1 (a) 2在室溫至約55°C的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出了一個(gè)連續(xù)上升的過程，但是，這個(gè)過程顯然不能夠滿足上述的烹飪溫度范圍；附圖l(b)4(退火溫度590°C )約100°C以下呈現(xiàn)連續(xù)上升的過程，其斜率和連續(xù)性都較好，但是，其上限100°C顯然也不能夠滿足所述的烹飪溫度。綜上所述，適合本發(fā)明的使用的磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體(包括鐵氧體)應(yīng)該具有附圖5所述的μ-T曲線，所述的曲線中a是在本發(fā)明所述的烹飪溫度范圍內(nèi)具有連續(xù)下降的μ-T曲線的一種鐵磁體或亞鐵磁體，A是該曲線中的一點(diǎn)以及在該點(diǎn)的切線，A切線與橫向的T軸具有夾角β，所述
6的夾角β為鈍角，其范圍在100-170度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度；b是在本發(fā)明所述烹飪溫度范圍內(nèi)具有連續(xù)上升的μ "Τ曲線的一種鐵磁體或亞鐵磁體，B是該曲線中的一點(diǎn)以及在該點(diǎn)的切線，B切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角，其范圍在10-80度，優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；即使在上述基本條件滿足后，要實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式測(cè)溫，還需要一些其他的限定?！枪β剩?dāng)采用非變頻的傳統(tǒng)的電磁爐作為加熱器具，如果采用多線圈進(jìn)行功率改變，就需要針對(duì)不同的功率下，測(cè)出對(duì)應(yīng)的制備磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體 μ-T曲線，在選擇不同的功率的情形下，選擇對(duì)應(yīng)的μ-T曲線進(jìn)行計(jì)算比較，然后將與其對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，在對(duì)應(yīng)的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6上體現(xiàn)相應(yīng)的電信號(hào)值。二是頻率，當(dāng)采用變頻電磁爐作為加熱器具，就需要在相當(dāng)多個(gè)頻率下，測(cè)出對(duì)應(yīng)的制備磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體μ -T曲線，在測(cè)溫時(shí)，在預(yù)置多個(gè)頻率相對(duì)應(yīng)的μ-T曲線中，選擇最為接近的進(jìn)行計(jì)算比較，然后將其對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，在對(duì)應(yīng)的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6上體現(xiàn)相應(yīng)的電信號(hào)值。實(shí)際上，被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量對(duì)所測(cè)溫度精確性也有很大的影響，一種簡(jiǎn)單的辦法是，對(duì)應(yīng)一種電磁爐，將其烹飪鍋體9的尺寸、形狀和質(zhì)量也固定下來(lái)，同時(shí)，磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量也固定下來(lái)。另一種解決方法是，所設(shè)置的磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量和勵(lì)磁線圈以及磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6之間的關(guān)系固定下來(lái)，而被加熱物體一是采用對(duì)磁場(chǎng)沒有影響的材料，二是采用影響很小的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量。本發(fā)明所述的方法，在電磁爐上應(yīng)用時(shí)，還可以考慮在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6之間進(jìn)行一定的屏蔽，以減小勵(lì)磁線圈對(duì)其的影響。在設(shè)定了上述條件后，可以一個(gè)交變電場(chǎng)形成的勵(lì)磁線圈，以及一個(gè)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6，勵(lì)磁線圈工作時(shí)，在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6中產(chǎn)生一個(gè)基本電信號(hào)，同時(shí)對(duì)磁性感溫元件10進(jìn)行勵(lì)磁，當(dāng)被測(cè)物體溫度變化時(shí)，磁性感溫元件10的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號(hào)，通過信號(hào)判別電路， 以及控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁爐溫度的控制。


以下是

，通過

，可以清楚的理解本發(fā)明。附圖1是現(xiàn)有技術(shù)幾種合金的溫度-磁導(dǎo)率的關(guān)系曲線；附圖2是典型的磁化曲線(B-H曲線)，其中，(a)是磁化曲線和μ _Η曲線，(b)是 μ -T曲線；附圖3是現(xiàn)有技術(shù)給出的磁化率和溫度之間的關(guān)系示意圖；附圖4是現(xiàn)有技術(shù)給出的磁化強(qiáng)度-溫度曲線；附圖5是本發(fā)明所述的鐵磁體的典型的μ-T曲線圖，其中，a是具有連續(xù)下降的 μ-τ曲線的一種鐵磁體，A是曲線其中一點(diǎn)以及在該點(diǎn)的切線；b是具有連續(xù)上升的μ-τ 曲線的一種鐵磁體，B是曲線其中一點(diǎn)以及在該點(diǎn)的切線；附圖6、7是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和電路示意圖。
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為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，以下給出本發(fā)明附圖以及相應(yīng)圖標(biāo)的說明，其中，控制板 1，電磁爐殼體2、電磁爐臺(tái)板3、加熱線圈4，支架5，支架fe，磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6，熱敏電阻 7，驅(qū)動(dòng)板8，烹飪鍋體9，磁性感溫元件10。以下是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，通過以下的實(shí)施例，可以更加清楚的理解本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例以電磁爐測(cè)溫過程來(lái)說明本發(fā)明所述的非接觸式測(cè)溫方法。參見附圖6、 7。本實(shí)施例所述的電磁爐包括電磁爐殼體2、電磁爐臺(tái)板3、加熱線圈4和控制電路。所述的控制電路包括控制板1和驅(qū)動(dòng)板8。加熱線圈4的中央設(shè)有支架5，該支架5上裝有熱敏電阻7。電磁爐臺(tái)板3下方還設(shè)有磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6，在本實(shí)施例中，也可稱之為測(cè)溫感應(yīng)線圈，用于將電磁爐臺(tái)板3上方的，和烹飪鍋體9固定在一起的磁性感溫元件10，在相應(yīng)的溫度點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出，該測(cè)溫感應(yīng)線圈與加熱線圈4(在此兼作磁性感溫元件10的勵(lì)磁線圈)匹配，產(chǎn)生感應(yīng)電信號(hào)。測(cè)溫感應(yīng)線圈位于加熱線圈4(兼作勵(lì)磁線圈)和磁性感溫元件10附近，能感知并明確檢測(cè)磁性感溫元件10的磁場(chǎng)變化的區(qū)域內(nèi)，在本實(shí)施例中，測(cè)溫感應(yīng)線圈由另一支架fe固定在加熱線圈4的一側(cè)。電磁爐控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測(cè)電路、溫度保護(hù)電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護(hù)電路等，還包括測(cè)溫電路，所述的測(cè)溫電路包括測(cè)溫感應(yīng)線圈和電信號(hào)判別電路，測(cè)溫感應(yīng)線圈與電信號(hào)判別電路相連，電信號(hào)判別電路再與輸出控制電路連接，使電磁爐的控制程序作出相應(yīng)的變換。在本實(shí)施例中，采用的電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式感溫方法，其基本原理是，因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即，當(dāng)所述的磁性感溫元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度變化而變化時(shí)，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，變化的磁場(chǎng)對(duì)測(cè)溫感應(yīng)線圈做磁力線切割，測(cè)溫感應(yīng)線圈中就會(huì)產(chǎn)生變化的電流或電壓信號(hào)，具體的，當(dāng)電磁爐工作時(shí)，加熱線圈4產(chǎn)生一定強(qiáng)度的交變磁場(chǎng)對(duì)烹飪鍋體9進(jìn)行加熱，同時(shí)，所述的交變磁場(chǎng)同時(shí)作用于磁性感溫元件10和測(cè)溫感應(yīng)線圈。當(dāng)所述的交變磁場(chǎng)以一定的參數(shù)工作時(shí)，其單獨(dú)作用于測(cè)溫感應(yīng)線圈并在其中產(chǎn)生的電信號(hào)的幅度是固定的，無(wú)論采集的是電壓、電流信號(hào)，并在所述的測(cè)溫感應(yīng)線圈中形成了基本電信號(hào)。在此所述的交變磁場(chǎng)是指電磁爐的加熱線圈4產(chǎn)生的(當(dāng)然也可以采用獨(dú)立的勵(lì)磁線圈)，在本實(shí)施例中，所述的加熱線圈4既是電磁爐的加熱線圈，也是磁性感溫元件10 和測(cè)溫感應(yīng)線圈的勵(lì)磁線圈。隨著烹飪鍋體9的溫度變化，磁性感溫元件10的溫度隨之變化，其受勵(lì)磁線圈激勵(lì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨之變化，變化的磁場(chǎng)在測(cè)溫感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的電信號(hào)與基本電信號(hào)疊加形成變化的實(shí)時(shí)輸出電信號(hào)，所述的實(shí)時(shí)輸出電信號(hào)在電信號(hào)判別電路中被判別，并由輸出控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)所設(shè)定的溫度做轉(zhuǎn)換操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁爐烹飪程序的自動(dòng)控制。
實(shí)施例二在本實(shí)施例中，其他和實(shí)施例1相同，不同的是，磁性感溫元件10嵌在臺(tái)面上與烹飪鍋體9接觸的位置，測(cè)溫感應(yīng)線圈和其基本正對(duì)的放在臺(tái)面下，獨(dú)立設(shè)置一個(gè)勵(lì)磁線圈， 定期的在切斷加熱線圈時(shí)候，進(jìn)行溫度測(cè)量。實(shí)施例三其他和實(shí)施例1相同，不同的是，本實(shí)施例所述的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6，采用的是霍爾元件，具體的講，本實(shí)施例采用了利用霍爾效應(yīng)制備的霍爾元件作為本發(fā)明所述的非接觸式測(cè)溫方法的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，具體的采用均勻的N型半導(dǎo)體材料制成的矩形薄片，所述的薄片具有一定的長(zhǎng)、寬、厚，在長(zhǎng)度方向的兩端加上電壓，所述的霍爾元件的位置在磁性感溫元件10磁場(chǎng)的有效作用范圍內(nèi)。當(dāng)磁性感溫元件10在溫度的變化下導(dǎo)致磁場(chǎng)B變化，基本垂直于霍爾元件寬面的磁場(chǎng)B的變化，導(dǎo)致了所述的霍爾元件的薄片的寬度的兩端產(chǎn)生電位差，然后將所述的電位差轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，按照實(shí)施例1的方式處理。實(shí)施例四本實(shí)施例說明的是，必要時(shí)，可對(duì)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件6進(jìn)行必要的屏蔽，所述的屏蔽可采用現(xiàn)有技術(shù)的方式，例如“電磁屏蔽中的難題-磁場(chǎng)屏蔽”(電子質(zhì)量2006第10期)公開了低頻磁場(chǎng)(指低于IOOkHz的交變磁場(chǎng)，而家用電磁爐的工作頻率在20-30KHZ之內(nèi))可以采用高磁導(dǎo)率屏蔽體對(duì)磁通進(jìn)行分流而實(shí)現(xiàn)屏蔽的效果，高磁導(dǎo)率屏蔽體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于外部的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)，外部的磁力線幾乎與鐵磁體材料表面垂直，大部分低頻磁場(chǎng)能量被約束在屏蔽體內(nèi)，起到屏蔽作用。更加適用的方式是該文章所述的基于旁路原理的低頻磁場(chǎng)屏蔽方式，提高旁路效率，可以使屏蔽體盡可能小來(lái)使磁路盡量短，增加磁路的截面積和使用高磁導(dǎo)率的材料。當(dāng)然，可以按照本發(fā)明的要求進(jìn)行改進(jìn)，例如，如安裝位置變更，或部分敞口，進(jìn)行部分屏蔽。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式測(cè)溫方法，在所述的方法中，包括一個(gè)需要測(cè)溫的部件，在所述的需要測(cè)溫的部件接觸部位設(shè)置至少一個(gè)磁性感溫元件；一個(gè)勵(lì)磁線圈；一個(gè)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，和控制電路；其特征在于所述的制備磁性感溫元件鐵磁體或亞鐵磁體，在工作溫度范圍內(nèi)，具有連續(xù)下降的μ-τ曲線，所述曲線的任一點(diǎn)的切線與橫向的τ軸具有夾角β，所述的夾角β為鈍角；或具有連續(xù)上升的μ-Τ曲線，所述曲線的任一點(diǎn)的切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角；然后在勵(lì)磁線圈上施加一個(gè)交變電場(chǎng)，勵(lì)磁線圈工作時(shí)，在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生一個(gè)基本電信號(hào)，同時(shí)對(duì)磁性感溫元件進(jìn)行勵(lì)磁，當(dāng)被測(cè)物體溫度變化時(shí)，磁性感溫元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號(hào)，通過信號(hào)判別電路，以及控制電路可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的所述的β角的范圍在100-170 度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度；或，所述的α角的范圍在10-80度， 優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；以及，所述的工作溫度是指室溫至250°C，優(yōu)選 30-2200C，更加優(yōu)選 50-200°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鐵磁體、亞鐵磁體是指鐵、鎳、鈷、 釓、鏑的任何一種以及它們組合的合金，以及鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對(duì)應(yīng)不同的頻率或功率，預(yù)置多個(gè)μ-T曲線，測(cè)溫時(shí)采用的比較對(duì)象和預(yù)置的等同或者最為接近的μ-Τ曲線進(jìn)行換算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測(cè)電路、溫度保護(hù)電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護(hù)電路等，還包括測(cè)溫電路，所述的測(cè)溫電路包括磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件和電信號(hào)判別電路，磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件與電信號(hào)判別電路相連，電信號(hào)判別電路再與輸出控制電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件包括電磁感應(yīng)線圈、霍爾線圈以及霍爾芯片，或者他們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于被加熱物體的尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件之間的參數(shù)是相對(duì)固定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4或7所述的方法，其特征在于采用的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量對(duì)勵(lì)磁線圈、磁性感溫元件、磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件很小的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可以對(duì)磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行部分屏蔽； 所述的勵(lì)磁線圈可以兼做被加熱物體的加熱線圈；所述的磁性感溫元件固定在被測(cè)溫的部件上并互相接觸形成良好的導(dǎo)熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非接觸式測(cè)溫方法，具體的講是利用鐵(亞鐵)磁體的磁導(dǎo)率的溫度特性，配合勵(lì)磁線圈和磁電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，并結(jié)合控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)被加熱物體的非接觸測(cè)溫。
文檔編號(hào)G01K7/38GK102207411SQ20101013678
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者劉勁旋, 葉小舟, 彭靄鉗, 林衛(wèi)文, 武煒 申請(qǐng)人:葉小舟, 林衛(wèi)文