專利名稱：一種多點平均溫度測量方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度測量方法與裝置，尤其涉及一種多點平均溫度測量方法和裝置，大幅降低電路接線的復(fù)雜度、大幅降低感測信號放大的電路成本。
背景技術(shù)：
溫度控制在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計及居家環(huán)境上，常是一個重要的考量因素，例如LED 日光燈板的溫度、LED路燈燈罩內(nèi)部的溫度、電池包內(nèi)各電池的溫度、電子系統(tǒng)中提供功率組件散熱的散熱片溫度、居家地暖(一種在地板下鋪設(shè)導(dǎo)電材料，以便在極冰冷的氣溫時， 以電能加溫，使地板不會太過冰冷的裝置)或房間的溫度等。而要進行溫度的控制，首先即必須利用熱感組件將欲測點的溫度信息取得。此溫度信息的輸出形式，則因熱感組件而異，例如采用熱電耦(Thermocouple)時，其輸出為一微小的電壓(其大小因溫度而改變);而若采用熱電阻或熱敏電阻(Thermistor)時，其輸出則為電阻率的變化(其阻值因溫度而改變)。這些輸出都必須以電子電路加以放大或處理轉(zhuǎn)換成為控制信號后，才能用以驅(qū)動控制溫度的電路，達成自動溫度控制的目的。而對如上述這些例子中的溫度量測來說，實際上不宜僅取一點作決定，而是必須取多點的平均值，才能達到最好的效果。例如一個以單節(jié)為 3V/1. 25AH，以16串，16并的方式組成的48V/20AH的鋰鐵電池包，則共有256顆電池，若以每4顆相鄰的電池共享一個熱感組件計算，則共有64個感測點。又如一個長寬均為3.6m 的電子地暖，若以每30cm安置一個熱感組件計算，則共有121個感測點。而每個熱感組件均有兩條接線，及必須使用一個信號放大器來處理，因此配線復(fù)雜，在以上兩個例子中分別要使用1 條及242條信號接線、分別要使用64個及121個信號放大器，導(dǎo)致成本非常高。 因此，設(shè)計一個以簡單的方式即可直接量得多點的平均溫度的方法，在如上述領(lǐng)域的應(yīng)用上，非常具有實用和經(jīng)濟價值。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多點平均溫度測量方法，其特征在于， 包括
步驟1，將N個熱感組件均勻設(shè)置在需要檢測平均溫度的被測區(qū)域內(nèi)的N個測量點上， 所述N個熱感組件的型號、參數(shù)、性能完全一致，N為大于等于16的正整數(shù)； 步驟2，將N個熱感組件以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起； 步驟3，測量串聯(lián)內(nèi)接的N個熱感組件的總的電信號輸出；
步驟4，對所述總的電信號輸出進行平均，計算得到對應(yīng)于單個熱感組件的平均電信號輸出，通過所述熱感組件的電學(xué)性能和參數(shù)計算得到所述平均電信號輸出所對應(yīng)的溫度值，從而得到被測區(qū)域內(nèi)N個測量點的平均溫度。在上述技術(shù)方案中，所述熱感組件選擇為熱電偶、熱電阻、熱敏電阻其中之一。在上述技術(shù)方案中，當(dāng)熱感組件選擇為熱電偶時，所述步驟2中的串聯(lián)方式為依據(jù)熱電偶引腳的正負極性依次串聯(lián)。
在上述技術(shù)方案中，所述步驟1中的N個熱感組件在N個測量點上的均勻設(shè)置方式采用口字形、回字形、S字形、W字形、Z字形中的一種或多種方式。在上述技術(shù)方案中，所測量的溫度范圍處于熱感組件的線性測量區(qū)域內(nèi)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種使溫度測量裝置，包括N個熱感組件、信號檢測電路和溫度顯示裝置，其特征在于N個熱感組件以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起后接入信號檢測電路，信號檢測電路測量相應(yīng)的電信號后換算出溫度值，輸出到溫度顯示裝置顯不。在上述技術(shù)方案中，所述N個熱感組件均勻設(shè)置于被測對象的溫度測量區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果
簡化了溫度量測的構(gòu)架，減少了溫度量測所需的器件，從而使得溫度量測更加方便、快捷，并能夠節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。圖中標記1-熱感組件；2-信號檢測電路。
具體實施例方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。為方便說明，假設(shè)共使用N個熱感組件作溫度的量測，其第k個(k=l，2，…，N)量測點的熱感組件的兩個接腳以k(+)及k(_)標示。熱感組件為在溫度變化的同時，其自身電參數(shù)或電性能隨之發(fā)生變化的傳感器件，可以選擇為熱電偶、熱電阻、熱敏電阻之一。若熱感組件的感測輸出為電壓(如熱電耦)時，則k(+)表示第k個量測點的熱感組件上相對為正電壓的接腳，k(_)表示第k個量測點的熱感組件上相對為負電壓的接腳。而若熱感組件的感測輸出為不具有極性的電阻(如熱電阻或熱敏電阻)時，則k(+)與k(_)僅為組件兩個接腳的標示，沒有電壓極性的含義。本發(fā)明的多點平均溫度的量測方法為，利用將所有的N個熱感組件串接的方式， 使其產(chǎn)生的總感測輸出，亦即各熱感組件的感測輸出(電壓或電阻)的總和，即等效于所有量測點的溫度均相等時的總感測輸出，因此可利用此種架構(gòu)作多點平均溫度的量測。具體步驟如下
(1)將1(-)以接線引出，該接線即為最后N點溫度量測的負極。(2)將 1(+)內(nèi)接至 2(-),2(+)內(nèi)接至 3(-),3(+)內(nèi)接至 4(_)，…，(N-I) (+)內(nèi)接至N(-)。此處「內(nèi)接」表示接線系從一個熱感組件直接連接至下一個熱感組件，無需將此接線引出的意思。(3)將N(+)以接線引出，該接線即為最后N點溫度量測的正極。(4)串接后的總感測輸出(電壓或電阻)，則從N(+)及1(-)引出(共只有兩條接線)?，F(xiàn)將此種串接的等效效果說明如下假設(shè)N個量測點的平均溫度為Tav，并將第k點的溫度為表示為Tk=Tav+tk，tk為Tk與Tav 之偏差量，k=l,…，N，則平均溫度Tav即為
Tav=LT1 +…+TJ/N= [(TaJt1)+…+0^+、)]/爐_1^+(、+...+tN)]/N=Tav+(ν...+tN)/
N0故比較上式等號的兩邊后，可知、+-+tN=0,即各點溫度與平均溫度的偏差量的總和為0。假設(shè)對熱電偶的輸出電壓或是熱電阻的電壓分壓變化進行測量，且所測量的溫度范圍處于熱感組件的線性測量區(qū)域時，則對應(yīng)于溫度Tav的感測輸出為Eav=E (Tav)，并將第k 點在溫度為Tk時的感測輸出表示為&(Tk) =Eav+ek，ek ^ Ek(Tk)與Eav之偏差量，k=l，…，N， 則從N(+)至1(-)的N點總感測輸出，不論各點的溫度T1，…，Tn與平均溫度Tav的偏差實際上是如何分布，恒為
E (N) =E (T1 +··· +TN) =E1 (T1) +··· +En (Tn)
=(Eav+ei) +··· + (Eav+eN) =N*Eav+ (ei+…+eN)(A)
當(dāng) T1 =…=Tn =Tav 時，E1 (Tav)=…％ (Tav) =E (Tav) =Eav，則 E (N) =E1 (T1) + …+En (Tn) =E1 (Tav) + …+En (Tav) =Eav+…+Eav=N*Eav(B)
將等式㈧與等式⑶作比較后，可知&+···+%=()，故從等式㈧可得 E (N) =E1 (T1) + …+En(Tn) =N*Eav=N*E (Tav) =E (Tav) +... +E (Tav) =E1 (Tav) +-+ En (Tav)。上式的意義為，將N個熱感組件依上述的方式串接后，其總感測輸出K(T1)+… +En(Tn)，不論各點的溫度T1，…，Tn實際上是如何分布，即等效于此N個量測點的溫度均等于平均溫度Tav= [ \+···+TJ/N時的總感測輸出E1(Tav)+"'+ En(T3v)。依據(jù)上述方法構(gòu)成的電路如圖1所示，該電路包括多個熱感組件1和信號檢測電路2，多個熱感組件1以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起，當(dāng)熱感組件1選擇為圖1中所示的熱電偶時， 則依據(jù)熱電偶引腳的正(+ )負(_)極性依次串聯(lián)，當(dāng)熱感組件1選擇為熱電阻或熱敏電阻時 (未示出)，則不用考慮引腳的順序問題。上述多個熱感組件1以口字形、回字形、S形、W形等合適的方式均勻設(shè)置于溫度測量區(qū)域內(nèi)的各個測量點上，例如前面所述的LED日光燈板、 LED路燈燈罩內(nèi)部、電池包/電池組內(nèi)各電池、電子系統(tǒng)中提供功率組件散熱的散熱片、居家地暖之內(nèi)，其中每兩個熱感組件之間的距離為5-30cm。所述多個熱感組件1的個數(shù)根據(jù)實際需要測量的區(qū)域大小和測量點的多少來確定，一般應(yīng)多于8個，典型地為16個、32個、 64個、128個等，且數(shù)目越多越能體現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)勢。以上實施例僅為本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。其具體結(jié)構(gòu)和尺寸可根據(jù)實際需要進行相應(yīng)的調(diào)整和變通。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種多點平均溫度測量方法，其特征在于，包括步驟1，將N個熱感組件均勻設(shè)置在需要檢測平均溫度的被測區(qū)域內(nèi)的N個測量點上， 所述N個熱感組件的型號、參數(shù)、性能完全一致，N為大于等于16的正整數(shù)；步驟2，將N個熱感組件以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起；步驟3，測量串聯(lián)內(nèi)接的N個熱感組件的總的電信號輸出；步驟4，對所述總的電信號輸出進行平均，計算得到對應(yīng)于單個熱感組件的平均電信號輸出，通過所述熱感組件的電學(xué)性能和參數(shù)計算得到所述平均電信號輸出所對應(yīng)的溫度值，從而得到被測區(qū)域內(nèi)N個測量點的平均溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點平均溫度測量方法，其特征在于所述熱感組件選擇為熱電偶、熱電阻、熱敏電阻其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多點平均溫度測量方法，其特征在于當(dāng)熱感組件選擇為熱電偶時，所述步驟2中的串聯(lián)方式為依據(jù)熱電偶引腳的正負極性依次串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2-3中任意一項所述的多點平均溫度測量方法，其特征在于所述步驟1中的N個熱感組件在N個測量點上的均勻設(shè)置方式為口字形、回字形、S字形、W字形、 Z字形中的一種或多種方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多點平均溫度測量方法，其特征在于所測量的溫度范圍處于所述熱感組件的線性測量區(qū)域內(nèi)。
6.一種使用權(quán)利要求1-5中任意一項所述的多點平均溫度測量方法的溫度測量裝置， 包括N個熱感組件、信號檢測電路和溫度顯示裝置，其特征在于N個熱感組件以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起后接入信號檢測電路，信號檢測電路測量相應(yīng)的電信號后換算出溫度值，輸出到溫度顯示裝置顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多點平均溫度測量方法，其特征在于所述N個熱感組件均勻分布于被測對象的溫度測量區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多點平均溫度測量方法，包括步驟1，將N個熱感組件均勻設(shè)置在需要檢測平均溫度的被測區(qū)域內(nèi)的N個測量點上，所述N個熱感組件的型號、參數(shù)、性能完全一致，N為大于等于16的正整數(shù)；步驟2，將N個熱感組件以串聯(lián)方式內(nèi)接在一起；步驟3，測量串聯(lián)內(nèi)接的N個熱感組件的總的電信號輸出；步驟4，對所述總的電信號輸出進行平均，計算得到對應(yīng)于單個熱感組件的平均電信號輸出，通過所述熱感組件的電學(xué)性能和參數(shù)計算得到所述平均電信號輸出所對應(yīng)的溫度值，從而得到被測區(qū)域內(nèi)N個測量點的平均溫度。簡化了溫度量測的構(gòu)架，減少了溫度量測所需的器件，從而使得溫度量測更加方便、快捷，并能夠節(jié)約成本。
文檔編號G01K3/06GK102507026SQ20111035180
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者吳永春 申請人:江蘇弘潤光電科技控股集團有限公司