能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置及其測溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及容器內(nèi)液體的測溫技術(shù)，特別涉及一種能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的 測溫裝置及其測溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有利用紅外接收器測溫的方法和裝置中，通常在測得熱電堆的環(huán)境溫度和熱電 堆產(chǎn)生的電壓后，根據(jù)斯特藩-玻爾茲曼定律來計(jì)算被測物體的溫度。然而，測溫的外界環(huán) 境并不是理想的常溫環(huán)境，外界溫度通常是時(shí)刻變化的，而且，熱電堆在測溫時(shí)自身也會往 外輻射能量，這些都會影響到測溫的準(zhǔn)確性。
[0003] 測量的溫度不準(zhǔn)確，青少年影響不明顯，但對溫度比較敏感的嬰幼兒而言，牛奶的 溫度特別重要，飲用的牛奶過冷或過熱都會引起腸胃不適，甚至造成疾病傳染，嚴(yán)重影響嬰 幼兒的健康成長。目前，市場上具有測量功能的奶瓶均是通過在奶瓶套上安裝溫度傳感器 測量奶瓶本體的溫度，并不能真正測量奶瓶本體內(nèi)食物的溫度。因此，有必要研宄一種能夠 測量液體實(shí)際溫度的測溫裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠測量容器內(nèi)的液 體溫度的測溫裝置及其測溫方法，能夠測量容器內(nèi)的液體的實(shí)際溫度。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：
[0006] 一種能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，包括：PCB板，所述PCB板上設(shè)置有 用于將液體發(fā)射的紅外線聚焦至紅外接收器上的聚焦組件，用于根據(jù)聚焦后的紅外線的能 量生產(chǎn)相應(yīng)的電壓的紅外接收器和用于根據(jù)所述電壓獲取液體溫度的主控芯片；所述聚焦 組件罩設(shè)于所述紅外接收器上，所述紅外接收器連接所述主控芯片。
[0007] 所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置中，所述主控芯片包括：
[0008] 參數(shù)獲取模塊，用于獲取紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓；
[0009] 校準(zhǔn)模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境溫度和電壓，校準(zhǔn)測溫參數(shù)；
[0010] 處理模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境溫度、電壓和校準(zhǔn)后的測溫參數(shù)，計(jì)算被測物體的實(shí) 際溫度。
[0011] 所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置中，所述處理模塊具體用于：
[0012] 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算整個(gè)測溫過程的系統(tǒng) 參數(shù)S :
[0013] S = S0X [Ha1X (Tdie-Tkef)+a2 X (Tdie-Tkef)2];
[0014] 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱電堆自身的熱輻射 V〇s：
[0015] Vos= b o+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]；
[0016] 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱紅外輻射過來的量 值 f (Vobj):
[0017] f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2;
[0018] 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度、熱紅外輻射過來的量值和系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算被測物體 的實(shí)際溫度T qw:
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，包括：PCB板，其特征在于，所述PCB板 上設(shè)置有用于將液體發(fā)射的紅外線聚焦至紅外接收器上的聚焦組件，用于根據(jù)聚焦后的紅 外線的能量生產(chǎn)相應(yīng)的電壓的紅外接收器和用于根據(jù)所述電壓獲取液體溫度的主控芯片； 所述聚焦組件罩設(shè)于所述紅外接收器上，所述紅外接收器連接所述主控芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，其特征在于，所述 主控芯片包括： 參數(shù)獲取模塊，用于獲取紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓； 校準(zhǔn)模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境溫度和電壓，校準(zhǔn)測溫參數(shù)； 處理模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境溫度、電壓和校準(zhǔn)后的測溫參數(shù)，計(jì)算被測物體的實(shí)際溫 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，其特征在于，所述 處理模塊具體用于： 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算整個(gè)測溫過程的系統(tǒng)參數(shù) S ： S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱電堆自身的熱輻射VQS: vOS= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱紅外輻射過來的量值 f (Vobj)： f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; 根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度、熱紅外輻射過來的量值和系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算被測物體的實(shí) 際溫度TQBj:
其中，所述叫、&2和c 2為常數(shù)，所述b p bp b2和S ^為測溫參數(shù)，所述V _為紅外接收器 產(chǎn)生的電壓，Tdie為紅外接收器的環(huán)境溫度，所述T KEF為常溫，公式中溫度的單位均為開爾 文。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，其特征在于，所述 聚焦組件包括支架，所述支架的一端設(shè)置有菲涅爾透鏡，所述支架的另一端具有緣邊，所述 緣邊貼附在所述PCB板上；所述紅外接收器位于菲涅爾透鏡的正下方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置，其特征在于，所述 菲涅爾透鏡的焦距為4-5mm。
6. -種如權(quán)利要求1所述測溫裝置的測溫方法，其特征在于，包括如下步驟： A、 由聚焦組件將液體發(fā)射的紅外線聚焦至紅外接收器上； B、 紅外接收器根據(jù)聚焦后的紅外線的能量生產(chǎn)相應(yīng)的電壓； C、 主控芯片根據(jù)環(huán)境溫度和所述電壓計(jì)算液體溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測溫方法，其特征在于，所述步驟C包括： CU獲取紅外接收器所處的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓； C2、根據(jù)所述環(huán)境溫度和電壓校準(zhǔn)測溫參數(shù)； C3、根據(jù)所述環(huán)境溫度、電壓和校準(zhǔn)后的測溫參數(shù)，計(jì)算被測物體的實(shí)際溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測溫方法，其特征在于，所述步驟C3包括： C1、根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算整 個(gè)測溫過程的系統(tǒng)參數(shù)S : S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； C2、根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱電堆自身的熱輻射 Vos ： vOS= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； C3、根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度和紅外接收器產(chǎn)生的電壓計(jì)算熱紅外輻射過來的量值 f (Vobj)： f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; C4、根據(jù)紅外接收器的環(huán)境溫度、熱紅外輻射過來的量值和系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算被測物體的 實(shí)際溫度TQBj:
其中，所述叫、&2和c 2為常數(shù)，所述b p bp b2和S ^為測溫參數(shù)，所述V _為紅外接收器 產(chǎn)生的電壓，Tdie為紅外接收器的環(huán)境溫度，所述T KEF為常溫，公式中溫度的單位均為開爾 文。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測溫方法，其特征在于，所述步驟C2包括： C21、將紅外接收器的測溫參數(shù)的初始值設(shè)置為： b0= -2. 94Xe_5, b ^ -5. 7Xe_7, b 2= 4. 78Xe_9, s 0= 6Xe_14 ; C22、根據(jù)紅外接收器產(chǎn)生的電壓V_，紅外接收器的環(huán)境溫度Tdie，和公式
計(jì)算得出f (Vau)的值； C23、依計(jì)算得到的f (Vtw)的值和公式 f (Vqbj) = (Vqbj-Vqs) +? X (Vqbj-Vqs) 2，計(jì)算得出熱電堆自身的熱輻射Vos; C24、根據(jù)公式 Vqs= I^b1X (Tdie-Tkef)+b2X (Tdie-Tkef)2],對 VjP (Tdie-Tkef)進(jìn)行二項(xiàng) 式擬合，得出測溫參數(shù)V V b2的值； C25、根據(jù)計(jì)算得出的測溫參數(shù)bQ、bp b2的值，由公式V QS= b Jb1X (Tdie-Tkef)+b2 X (Tm e-Tkef)2]重新計(jì)算出Vos的值； C26、根據(jù)公式 f (Vqbj) = (Vqbj-Vqs)+C2 X (Vqw-Vqs) 2，重新計(jì)算出 f (Vtw)的值； C27、根據(jù)公式 f (Vobj) = (T0BJ4-TDIE4) XS 和公式 S = S0X [l+aiX (TDIE-TKEF)+a2X (T die_Tkef)2L 得出公式（T0BJ4-TDIE4) XS0= f (Vobj)/[1+?X (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]，對 (W_TDIE 4)和 ?·(ν_)/[1+&1Χ (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]進(jìn)行一次線性擬合，得出新的測 溫參數(shù)Stl; C28、循環(huán)步驟C22-C27進(jìn)行迭代計(jì)算40次，逐步逼近計(jì)算出最優(yōu)化的測溫參數(shù)Ivbp b2和 S 0〇
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測溫方法，其特征在于，所述常數(shù)a padP c 2的具體值為：a i =I. 75Xe_3, a2= -I. 68Xe_5, c 2= 13. 4。
【專利摘要】本發(fā)明公開了能夠測量容器內(nèi)的液體溫度的測溫裝置及其測溫方法，由聚焦組件將液體發(fā)射的紅外線聚焦至紅外接收器上；之后紅外接收器根據(jù)聚焦后的紅外線的能量生產(chǎn)相應(yīng)的電壓；再由主控芯片根據(jù)環(huán)境溫度和所述電壓計(jì)算液體溫度，本發(fā)明通過將液體發(fā)射的聚焦至PCB板的紅外接收器上，能準(zhǔn)確測量容器內(nèi)食物的實(shí)際溫度，而適合腸胃敏感的人群(如嬰兒)使用。
【IPC分類】G01J5-12, G01J5-10
【公開號】CN104764530
【申請?zhí)枴緾N201510111418
【發(fā)明人】李向吉, 謝廣寶, 郭鵬, 李鵬
【申請人】東莞捷榮技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月13日