一種測溫裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溫度測量領(lǐng)域，特別涉及一種測溫裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有利用紅外熱電堆傳感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-玻爾茲曼定律來計算被測物體的溫度。然而，由于紅 外熱電堆傳感器一般都設(shè)置在PCB板上，PCB板上往往還集成有其他電路，導(dǎo)致紅外熱電堆 傳感器在測溫過程中易受PCB板發(fā)熱的影響，影響到測溫的準(zhǔn)確性。另外，PCB板裝設(shè)在殼 體內(nèi)時，由于PCB板的阻隔作用和自身發(fā)熱的不均，導(dǎo)致PCB板頂面和底面的溫度不同，也 會影響到測溫的準(zhǔn)確性。
[0003] 而且，測溫的外界環(huán)境并不是理想的常溫環(huán)境，外界溫度通常是時刻變化的，而 且，熱電堆在測溫時自身也會往外輻射能量，這些都會影響到測溫的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有的測溫算 法中，測溫參數(shù)均使用經(jīng)驗常數(shù)，無法根據(jù)外界環(huán)境的變化做出調(diào)整，更沒有方法來校準(zhǔn)測 溫參數(shù)，因此，現(xiàn)有的測溫方法和裝置，其精度有待提高。
[0004] 因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 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測溫裝置和方法，通 過提高紅外熱電堆傳感器周邊空氣的對流，減小環(huán)境溫度對測溫的影響，提高了測溫的準(zhǔn) 確性。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：
[0007] -種測溫裝置，所述裝置包括：
[0008] PCB板和設(shè)置在所述PCB板上的紅外熱電堆傳感器，所述PCB板上開設(shè)有用于增加 PCB板頂面和底面空氣對流的導(dǎo)流槽；
[0009] 參數(shù)獲取模塊，用于獲取紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生 的電壓；
[0010] 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)；
[0011] 計算模塊，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)，計算被測物體的實 際溫度。
[0012] 所述的測溫裝置中，所述導(dǎo)流槽設(shè)置在所述紅外熱電堆傳感器的四周。
[0013] 所述的測溫裝置中，所述計算模塊具體用于：
[0014] 根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算整個測 溫過程的系統(tǒng)參數(shù)S :
【主權(quán)項】
1. 一種測溫裝置，其特征在于，所述裝置包括： PCB板和設(shè)置在所述PCB板上的紅外熱電堆傳感器，所述PCB板上開設(shè)有用于增加PCB板頂面和底面空氣對流的導(dǎo)流槽； 參數(shù)獲取模塊，用于獲取紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(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)； 計算模塊，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)，計算被測物體的實際溫 度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流槽設(shè)置在所述紅外熱電堆 傳感器的四周。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于，所述計算模塊具體用于： 根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算整個測溫過 程的系統(tǒng)參數(shù)S: S-S〇X[l+a!X訂〇1片腳)+32X訂〇1片腳）]; 根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算熱電堆自身 的熱福射Vw: V〇s-bQ+biX(Tdi^kef)+62X(Tdi^kef)]; 根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算熱紅外福射 過來的量值f(v。^); f(V〇Bj) = (V〇BJ-V〇s)+C2X(V〇bj-V〇s)2; 根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度、熱紅外福射過來的量值和系統(tǒng)參數(shù)，計算被測物 體的實際溫度T()ej:
其中，所述ai、32和C2為常數(shù)，所述b。、bi、b2和S。為測溫參數(shù)，所述VDM為紅外熱電堆 傳感器產(chǎn)生的電壓，Tdk為紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度，所述Tew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3所述的測溫裝置，其特征在于，所述常數(shù)a1、曰2和C2的具體值為；a1 =1. 75Xe-3, 32= -1. 68Xe-5,C2= 13. 4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測溫裝置，其特征在于，所述校準(zhǔn)模塊具體用于： 將紅外熱電堆傳感器的測溫參數(shù)的初始值設(shè)置為： b〇= -2.94Xe-5,b1=-5. 7Xe-7,b2=4. 78Xe-9,S。=6Xe-14 ; 根據(jù)紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓Vw，紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度Tdk，和公式
計算得出f(Vw)的值； 依計算得到的f(Vw)的值和公式 f(VdBJ) = (VdBJ-Vds) +C2X(V〇Bj-V〇s) 2，計算得出熱電堆自身的熱福射V〇s; 根據(jù)公式Vw= b u+biX (TniE-TW+bsX (Tdie-Tkef)2]，對Vw和訂die-Tkef)進(jìn)行二項式擬 合，得出測溫參數(shù)bc、bi、b2的值； 根據(jù)計算得出的測溫參數(shù)b。、bi、b2的值，由公式V。5=bu+biX(Tdie-TW+b2X(Tdie-Tkep)2]重新計算出Vds的值； 根據(jù)公式f(V。w) = (V。w-V。s)+C2X(V。w-V。s)2，重新計算出f(V。w)的值； 根據(jù)公式f(V〇Bj) = (T〇b/-Tdie4)XS和公式S=S〇X[1+aiX(TniE-TW+asX(Tdie-Teef)2]，得出公式燈〇b/-Tdie4)XS〇=f(V〇Bj)/[l+aiX(TDi^EEF)+a2X(TDi^EEF)2]，對 (T〇b/-Tdie4)和f(V〇Bj)/[l+aiX(TDi^KEF)+a2X(Tdi^kef)2]進(jìn)行一次線性擬合，得出新的測 溫參數(shù)S。； 對測溫參數(shù)b。、bi、b2和S。進(jìn)行迭代計算40次，得出最終的測溫參數(shù)。
6. -種基于權(quán)利要求1所述測溫裝置的測溫方法，其特征在于，所述方法包括步驟： A、 增加紅外熱電堆傳感器所在的PCB板頂面和底面的空氣對流； B、 獲取紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓； C、 根據(jù)所述環(huán)境溫度和電壓，校準(zhǔn)測溫參數(shù)； D、 根據(jù)所述環(huán)境溫度、電壓和校準(zhǔn)后的測溫參數(shù)，計算被測物體的實際溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測溫方法，其特征在于，所述PCB板上開設(shè)有用于增加PCB板 頂面和底面空氣對流的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽設(shè)置在所述紅外熱電堆傳感器的四周。
8. 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具體包括： C1、根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算整個測溫 過程的系統(tǒng)參數(shù)S: S-S〇X[l+a!X訂〇1片腳)+32X訂〇1片腳）]; C2、根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算熱電堆自 身的熱福射Vw: V〇s-bQ+biX(Tdi^kef)+62X(Tdi^kef)]; C3、根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度和紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓計算熱紅外福 射過來的量值f(Vaw); f(V〇Bj) = (V〇BJ-V〇s)+C2X(V〇bj-V〇s)2; C4、根據(jù)紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度、熱紅外福射過來的量值和系統(tǒng)參數(shù)，計算被測 物體的實際溫度
其中，所述31、32和C2為常數(shù)，所述b。、bi、b2和S。為測溫參數(shù)，所述V為紅外熱電堆 傳感器產(chǎn)生的電壓，Tdu為紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度，所述Tew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，所述常數(shù)a1、a,和C2的具體值為；a1 =1. 75Xe-3, 32= -1. 68Xe-5,C2= 13. 4。
10. 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B具體包括： B1、將紅外熱電堆傳感器的測溫參數(shù)的初始值設(shè)置為： b〇二-2. 94Xe-5,b1二-5. 7Xe-7,b2二 4. 78Xe-9,s0二 6Xe-14 ; B2、根據(jù)紅外熱電堆傳感器產(chǎn)生的電壓紅外熱電堆傳感器的環(huán)境溫度Tdw和公式
計算得出f(Vdbj)的值； B3、依計算得到的f(Vw)的值和公式 f(Vdbj) = (Vdbj-Vds) +C2X(V〇Bj-V〇s) 2，計算得出熱電堆自身的熱福射V〇s; B4、根據(jù)公式V〇s=bn+biX(Tnn-TW+bsX(Tdk-Tkef)2]，對V〇s和燈die-Tkef)進(jìn)行二項式 擬合，得出測溫參數(shù)b。、Vb2的值； B5、根據(jù)計算得出的測溫參數(shù)b〇、bi、b2的值，由公式V〇s=b〇+biX(TDiE-TKEF)+b2X(Tdie-T邸F)2]重新計算出V化的值； 66、根據(jù)公式^￥。時）=(￥。時-￥。5)+〇2乂（￥。8廣￥。5)2，重新計算出^￥。時）的值； B7、根據(jù)公式f(V〇Bj) = (T〇b/-Tdie4)XS和公式S=S〇X[1+aiXCTDiE-TKEF)+a2XCTdie-Tk W)2]，得出公式 a〇BJ-TdiE)XS〇 -f(VOBJ) / [l+a!X(Tdk-T邸F)+&2X(Tdk-T服F)]，對巧OBJ-Tdie)和 f(V〇Bj)/[l+aiX(TDK-TEEF)+a2X(Tdk-Teef)2]進(jìn)行一次線性擬合，得出新的測溫參數(shù)S。； B8、循環(huán)步驟B2-B7進(jìn)行迭代計算40次，逐步逼近計算出最優(yōu)化的測溫參數(shù)b。、bi、b2 和s。。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測溫裝置和方法，其中，所述測溫裝置包括PCB板、紅外熱電堆傳感器、參數(shù)獲取模塊、校準(zhǔn)模塊和計算模塊。所述PCB板上開設(shè)有用于增加PCB板頂面和底面空氣對流的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽的設(shè)置減小了PCB板發(fā)熱和環(huán)境溫度對紅外熱電堆傳感器測溫的影響，提高了測溫的準(zhǔn)確度。在計算被測物體溫度時，先由校準(zhǔn)模塊對測溫參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，再由計算模塊根據(jù)所述環(huán)境溫度、電壓和校準(zhǔn)后的測溫參數(shù)，計算被測物體的實際溫度，不僅提高了測溫的準(zhǔn)確度，還使測溫不受外界環(huán)境因素的干擾，擴(kuò)大了測溫方法的運用范圍。
【IPC分類】G01J5-12
【公開號】CN104792422
【申請?zhí)枴緾N201510112728
【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22日
【申請日】2015年3月13日