本發(fā)明涉及溫度測量領(lǐng)域，具體是一種基于時序控制的溫度測量裝置。

背景技術(shù)：

溫度傳感器(temperaturetransducer)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度，一般測量精度較高。

而非接觸式它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。

鑒于非接觸式溫儀表具有諸多優(yōu)點，因此具備廣闊的發(fā)展空間，但是非接觸式溫儀表難以避免目標(biāo)物體的溫度之外的其它周圍環(huán)境所帶來的影響的測量，因此精度有限。

此外，在測溫過程中，傳感器要測量被測介質(zhì)的溫度變化，必須與被測介質(zhì)建立熱平衡，因傳感器封裝和產(chǎn)品保護外殼會影響熱交換，從而導(dǎo)致傳感器的響應(yīng)時間較長，表現(xiàn)為測得的溫度與實際溫度有一定的延遲(滯后)時間。溫度傳感器的時間常數(shù)和滯后時間與溫度傳感器的熱容量和熱阻有關(guān)。而正確認(rèn)識和對待溫度傳感器的時間常數(shù)和滯后，使得傳感器的靈敏度提升也是一個很重要的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于時序控制的溫度測量裝置，為解決本發(fā)明的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種基于時序控制的溫度測量裝置，包括時序控制器、多個溫度測量器和數(shù)據(jù)處理器；所述多個所述溫度測量器均與所述數(shù)據(jù)處理器通訊連接；所述多個溫度測量器均與所述時序控制器通訊連接；

所述時序控制器用于控制在采樣時刻具體由哪個溫度測量器測量溫度；

所述數(shù)據(jù)處理器用于獲取溫度測量器輸出的溫度并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到最終溫度。

進(jìn)一步地，在所述基于時序控制的溫度測量裝置中包括n個溫度測量器，所述n個溫度測量器被按照以1為步長遞增的規(guī)則編號，所述時序控制器記錄當(dāng)前采樣時刻工作的溫度測量器的編號i，并在下一個采樣時刻控制編號為i+1的溫度測量器工作；若當(dāng)前采樣時刻工作的溫度測量器的編號為最大編號，則在下一個采樣時刻控制編號最小的溫度測量器工作。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理器包括第一數(shù)據(jù)獲取模塊、第二數(shù)據(jù)獲取模塊、第三數(shù)據(jù)獲取模塊和最終數(shù)據(jù)獲取模塊；

所述第一數(shù)據(jù)獲取模塊獲取采樣時刻的第一數(shù)據(jù)并將所述第一數(shù)據(jù)傳輸至所述第二數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第一數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過自適應(yīng)低通濾波后獲得的數(shù)據(jù)；

所述第二數(shù)據(jù)獲取模塊獲取所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)并將所述第二數(shù)據(jù)傳輸至所述第三數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的第一數(shù)據(jù)經(jīng)過頻率擴展后獲得的數(shù)據(jù)，

所述第三數(shù)據(jù)獲取模塊獲取所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)并將所述第三數(shù)據(jù)傳輸至所述最終數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)經(jīng)過加速處理后的第一次修正量；

所述最終數(shù)據(jù)獲取模塊對所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)平滑處理，得到并輸出所述采樣時刻的最終數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述溫度測量器包括多個溫度測定模塊和中央處理器，所述多個溫度測定模塊與所述中央處理器通訊連接；

所述溫度測定模塊用于響應(yīng)于時序控制器的指令測定溫度并將測出的溫度值傳輸至所述中央處理器；

所述中央處理器用于對多個溫度測定模塊傳輸?shù)亩鄠€溫度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到溫度輸出值，并將所述溫度輸出值傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器。

進(jìn)一步地，所述溫度測定模塊由用于感知目標(biāo)物溫度的第一感溫電路、用于補償測量過程中溫度測量裝置產(chǎn)生的溫度漂移而設(shè)置的第二感溫電路和溫度輸出模塊構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述第一感溫電路由第一感溫單元和第一感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)而成，所述第一感溫單元由第一溫度輸出單元和多個溫度測定子構(gòu)成，所述第一溫度輸出單元包括多個引線結(jié)合部；所述多個溫度測定子彼此串聯(lián)，每個溫度測定子均由感溫片和恒溫片連接構(gòu)成，在所述感溫片和所述恒溫片的連接點處設(shè)置引線；將各個溫度測定子中的引線均連接至所述第一溫度輸出單元的引線結(jié)合部即可輸出測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v1；所述第一溫度輸出單元與所述第一感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)以將測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v1傳輸至第一感溫數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述第一感溫數(shù)據(jù)處理單元由信號放大器和調(diào)節(jié)電阻并聯(lián)而成，所述調(diào)節(jié)電阻的阻值與所述信號放大器的放大倍數(shù)符合下述公式其中r為調(diào)節(jié)電阻的阻值，g為信號放大器的放大倍數(shù)，k為第一預(yù)設(shè)常量。

進(jìn)一步地，所述第二感溫電路由第二感溫單元和第二感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)而成，所述第二感溫單元由基于熱敏電阻的感溫電路和第二溫度輸出單元串聯(lián)構(gòu)成，第二溫度輸出單元包括引線結(jié)合部；所述基于熱敏電阻的感溫電路中設(shè)置有引線；將所述引線連接至所述第二溫度輸出單元的引線結(jié)合部即可輸出測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v2；所述第二溫度輸出單元與所述第二感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)以將測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v2傳輸至第二感溫數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述第二溫數(shù)據(jù)處理單元用于將得到的溫度信號放大并進(jìn)行線性化。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明提供一種基于時序控制的溫度測量裝置，不僅能夠通過使用多個溫度測量器提升測量精度，而且能夠采對樣數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)低通濾波、頻率擴展、動態(tài)加速和自適應(yīng)平滑處理，顯著提升溫度測量的靈敏度，此外，還對溫度測量器的性能進(jìn)行了改進(jìn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于時序控制的溫度測量裝置框圖；

圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理器模塊框圖；

圖3為本發(fā)明的溫度測定模塊框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

一種基于時序控制的溫度測量裝置，如圖1所示，包括時序控制器、多個溫度測量器和數(shù)據(jù)處理器；所述多個所述溫度測量器均與所述數(shù)據(jù)處理器通訊連接；所述多個溫度測量器均與所述時序控制器通訊連接；

所述時序控制器用于控制在采樣時刻具體由哪個溫度測量器測量溫度；

所述數(shù)據(jù)處理器用于獲取溫度測量器輸出的溫度并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到最終溫度。

具體地，在所述基于時序控制的溫度測量裝置中包括n個溫度測量器，所述n個溫度測量器被按照以1為步長遞增的規(guī)則編號，所述時序控制器記錄當(dāng)前采樣時刻工作的溫度測量器的編號i，并在下一個采樣時刻控制編號為i+1的溫度測量器工作；若當(dāng)前采樣時刻工作的溫度測量器的編號為最大編號，則在下一個采樣時刻控制編號最小的溫度測量器工作。

具體地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)處理器包括第一數(shù)據(jù)獲取模塊、第二數(shù)據(jù)獲取模塊、第三數(shù)據(jù)獲取模塊和最終數(shù)據(jù)獲取模塊；

所述第一數(shù)據(jù)獲取模塊獲取采樣時刻的第一數(shù)據(jù)并將所述第一數(shù)據(jù)傳輸至所述第二數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第一數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過自適應(yīng)低通濾波后獲得的數(shù)。具體地，獲取第n次采樣數(shù)據(jù)與第n-1次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)的差值d1＝|t1(n)-t1(n-1)|，其中t1(n)為第n次采樣數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)，t1(n-1)為第n-1次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)，n為采樣次數(shù)；比較所述差值與第一閾值，若所述差值大于所述第一閾值，則通過低通濾波獲取第n次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)，否則，將第n次采樣數(shù)據(jù)設(shè)置為第n次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)。

所述第二數(shù)據(jù)獲取模塊獲取所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)并將所述第二數(shù)據(jù)傳輸至所述第三數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的第一數(shù)據(jù)經(jīng)過頻率擴展后獲得的數(shù)據(jù)。具體地，根據(jù)第n次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)、第n-1次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)和第n-1次采樣時刻的第二數(shù)據(jù)計算第n次采樣時刻的第二數(shù)據(jù)。使用如下公式：t2(n)＝p(k)×(1+τ/c)×t1(n)-p(k)×t1(n-1)+t2(n-1)，其中t2(n)為第n次采樣時刻的第二數(shù)據(jù)，t1(n)為第n次采樣時刻的第一數(shù)據(jù)，p(k)為頻率擴展系數(shù)，影響溫度變化曲線的動態(tài)性能

所述第三數(shù)據(jù)獲取模塊獲取所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)并將所述第三數(shù)據(jù)傳輸至所述最終數(shù)據(jù)獲取模塊，所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)為所述采樣時刻的第二數(shù)據(jù)經(jīng)過加速處理后的第一次修正量。具體地，根據(jù)第n次采樣時刻的第二數(shù)據(jù)t2(n)和第n-1次采樣時刻的最終數(shù)據(jù)tout(n-1)進(jìn)行加權(quán)平均獲取所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)t3(n)，所述加權(quán)平均公式為t3(n)＝tout(n-1)×(1-a(l))+t2(n)×a(l)，其中，a(l)為低通濾波系數(shù)，本實施例中a(l)＝1.0/4.0，t3(n)為所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)。

所述最終數(shù)據(jù)獲取模塊對所述采樣時刻的第三數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)平滑處理，得到并輸出所述采樣時刻的最終數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實施例為溫度測量器的性能進(jìn)行了改進(jìn)，本發(fā)明實施例所述溫度測量器包括多個溫度測定模塊和中央處理器，所述多個溫度測定模塊與所述中央處理器通訊連接；

所述溫度測定模塊用于響應(yīng)于時序控制器的指令測定溫度并將測出的溫度值傳輸至所述中央處理器；

所述中央處理器用于對多個溫度測定模塊傳輸?shù)亩鄠€溫度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到溫度輸出值，并將所述溫度輸出值傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器。

具體地，所述溫度測定模塊如圖3所示，由用于感知目標(biāo)物溫度的第一感溫電路、用于補償測量過程中溫度測量裝置產(chǎn)生的溫度漂移而設(shè)置的第二感溫電路和溫度輸出模塊構(gòu)成。

所述第一感溫電路由第一感溫單元和第一感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)而成，所述第一感溫單元由第一溫度輸出單元和多個溫度測定子構(gòu)成，所述第一溫度輸出單元包括多個引線結(jié)合部；所述多個溫度測定子彼此串聯(lián)，每個溫度測定子均由感溫片和恒溫片連接構(gòu)成，在所述感溫片和所述恒溫片的連接點處設(shè)置引線；將各個溫度測定子中的引線均連接至所述第一溫度輸出單元的引線結(jié)合部即可輸出測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v1；所述第一溫度輸出單元與所述第一感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)以將測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v1傳輸至第一感溫數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述第一感溫數(shù)據(jù)處理單元由信號放大器和調(diào)節(jié)電阻并聯(lián)而成，所述調(diào)節(jié)電阻的阻值與所述信號放大器的放大倍數(shù)符合下述公式其中r為調(diào)節(jié)電阻的阻值，g為信號放大器的放大倍數(shù)，k為第一預(yù)設(shè)常量。

所述第二感溫電路由第二感溫單元和第二感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)而成，所述第二感溫單元由基于熱敏電阻的感溫電路和第二溫度輸出單元串聯(lián)構(gòu)成，第二溫度輸出單元包括引線結(jié)合部；所述基于熱敏電阻的感溫電路中設(shè)置有引線；將所述引線連接至所述第二溫度輸出單元的引線結(jié)合部即可輸出測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v2；所述第二溫度輸出單元與所述第二感溫數(shù)據(jù)處理單元串聯(lián)以將測量到的溫度對應(yīng)的電壓值v2傳輸至第二感溫數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述第二溫數(shù)據(jù)處理單元用于將得到的溫度信號放大并進(jìn)行線性化。

所述溫度輸出模塊與所述第一感溫數(shù)據(jù)處理單元和所述第二感溫處理單元均連接，并根據(jù)公式輸出測量到的溫度值并將所述溫度值輸出值中央處理器，其中a,b,c均為所述溫度測定模塊的預(yù)設(shè)常量。

所述中央處理器包括溫度值獲取單元、與所述溫度值獲取單元通訊連接的數(shù)據(jù)處理單元和與所述數(shù)據(jù)處理單元通訊連接的數(shù)據(jù)輸出單元；

所述溫度值獲取單元用于獲取各個溫度測定模塊輸出的溫度值并將所述溫度值傳輸至所述數(shù)據(jù)處理單元；

所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)公式得到最終的溫度輸出值tep，其中，i表示一個溫度測定模塊的標(biāo)號，λi為溫度測定模塊的權(quán)重，ti為溫度測定模塊輸出值中央處理器的溫度輸出值；所述數(shù)據(jù)處理單元還將得到的最終的溫度輸出值tep傳輸至數(shù)據(jù)輸出單元；

所述數(shù)據(jù)輸出單元用于將最終的溫度輸出值tep傳輸至數(shù)據(jù)處理器。

本發(fā)明提供一種基于時序控制的溫度測量裝置，不僅能夠通過使用多個溫度測量器提升測量精度，而且能夠采對樣數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)低通濾波、頻率擴展、動態(tài)加速和自適應(yīng)平滑處理，顯著提升溫度測量的靈敏度，此外，還對溫度測量器的性能進(jìn)行了改進(jìn)。通過設(shè)置多個溫度測定模塊并將得到的溫度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以提升溫度測量的準(zhǔn)確度；更重要的是，本發(fā)明通過提供兩種感溫電路以及對兩種感溫電路得到電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，成功屏蔽了外界溫度對于目標(biāo)物體測量溫度的影響，顯著提升了非接觸式溫度測量裝置的測量效率。

本發(fā)明提供了一種基于時序控制的溫度測量裝置，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。