一种电磁灶上测温目标体的测温装置及测温方法与流程

本发明涉及温度检测技术领域，特别涉及一种电磁灶上测温目标体的测温装置，还涉及一种电磁灶上测温目标体的测温方法。

背景技术：

在现有测温技术中，有接触测温和非接触测温两大类。接触测温一般使用热敏电阻或是热电偶等热敏器件。接触测温本身就会有延迟，因为待测物体要传热给热敏器件，才能进行测量。并且热敏器件的温度耐受能力有限，应用在高温器件测温环境中老化速度快，并且在一些应用环境中也无法实现与测温目标物的直接接触，应用范围受限。

非接触测温主要是红外测温，通常采用红外探头进行测温。红外探头主要利用辐射热效应，使得使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使红外探头中某一性能随着温度的变化而发生变化，进而获取温度信号。

根据光学原理，α+ρ+τ＝1，其中α表示吸收率，ρ表示反射率，τ表示透射率。根据基尔霍夫定律可知，α＝ε，其中ε表示发射率，对于不透明材质的物体，τ＝0，则有ε+ρ＝1，即不透明物体表面的反射率越高和发射率成反比。红外测温中，发射率的测定是必须进行的工作。而红外探头在生产时会使用发射率接近1的黑体进行温度标定。不同的生产商选用的黑体的反射率不尽相同，但是红外探头中的发射率则设定为一个固定值。同样温度的物体，会因为材质的不同而导致物体的发射率不同，进而会引起温度测量误差。导致检测获取的温度结果会存在较大的误差。

电磁灶上放置的锅具等进行测温时，由于有电磁灶的面板阻隔因素，电磁灶上放置物品的红外测温相应比较繁琐。利用电磁灶内的红外探头对放置在电磁灶上的物品进行测温时，存在以下难题：电磁灶上放置待测物品表面发射率未知；面板红外线透过率未知；面板也有较高的温度，也会发射红外线。为了解决这些测温的难题，则出现了在面板上对应红外探头的位置开孔，或是红外探头外置。开孔会降低电磁灶面板的强度，存在安全隐患，并且影响电磁灶美观清洁，实用性差。而将红外探头外置设置则很难测量电磁灶上物品底部的温度，仅能测量物品侧面的温度。如此，在测温过程中溅射到红外探头上的油污、环境的腐蚀等外界因素会直接影响红外探头的测温精度，存在测温干扰因素多、不美观、不利于清洁等问题，实用性也差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够在使用过程中检测测温目标体的反射率以实现测温目标体温度计算，进而提高温度检测准确率的电磁灶上测温目标体的测温装置及测温方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种电磁灶上测温目标体的测温装置，其特征在于：包括

红外探头，内置有能够获取温度信号的温敏器件，所述红外探头设置在电磁灶内并位于电磁灶面板的下方；

红外光源，设置在电磁灶内并位于电磁灶面板的下方，所述红外光源位于红外探头旁；

温度检测元件，设置在所述电磁灶面板上并位于红外探头在电磁灶面板上的检测区域旁，用于检测电磁灶面板的温度；

控制器，分别与所述红外探头、红外光源、温度检测元件电连接。

为了能够获取电磁灶面板、电路板的红外参数，还包括能与所述控制器电连接的备用红外探头，所述备用红外探头用于放置在电磁灶面板上方与所述红外探头呈镜像对称的位置使用。

优选地，所述红外探头、红外光源集成设置在一块电路板上。

优选地，所述控制器也集成设置在所述电路板上。

所述红外光源的设置位置与所述红外探头在电磁灶面板上的检测区域相匹配，以使得所述红外探头能够检测到红外光源经反射的红外光。

一种电磁灶上测温目标体的测温方法，其特征在于：包括以下步骤：

s1、获取控制器中存储的电磁灶面板的透射率τ0、电磁灶面板的反射率为ρ0以及电磁灶面板的发射率为ε0，获取控制器中存储的电路板的发射率为ε2，获取控制器中存储的红外光源可接收能量的总和es，获取控制器中存储的标准黑体辐射的红外能量中能够被红外探头接收到部分的能量e与标准黑体温度t的函数关系e＝f(t)；

s2、在电磁灶面板上未放置测温目标体的前提下，控制器控制打开和关闭红外光源；

红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据e1并传送至控制器，红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据e2并传送至控制器；

s3、在电磁灶面板上放置测温目标体，且将测温目标体放置在红外探头的检测区域内，控制器控制打开和关闭红外光源；

红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据e5并传送至控制器，红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据e6并传送至控制器；

s4、控制器计算红外光源发射的红外能量经过电磁灶面板透射后，进而经过待测目标体底面反射，再经过电磁灶面板透射，最终被红外探头接收到的红外能量er；

er＝(e5-e6)-(e1-e2)＝es*τ0*ρ1*τ0；(公式1)

其中ρ1为测温目标体的反射率；

根据公式1可得，

由于测温目标体的透射率τ1＝0，根据公式2计算测温目标体的发射率ε1；

s5、控制器实时接收红外探头获取的红外能量数据e；

e＝ea+eb+ec+ed；(公式4)

其中ea表示红外探头接收的电磁灶面板的下表面辐射的红外能量；

ea＝ε0*f(t0)；(公式5)

t0表示电磁灶面板的温度，t0由温度检测元件检测获取并传送给控制器；

eb表示电磁灶面板的上表面辐射的红外能量经电磁灶上放置的测温目标体底部反射后，再经过电磁灶面板透射后而被红外探头接收的红外能量；

eb＝ε0*f(t0)*ρ1*τ0；(公式6)

ec表示电磁灶上放置的测温目标体底部辐射的红外能量经电磁灶面板透射后而别红外探头接收的红外能量；

ec＝ε1f(t1)*τ0；(公式7)

其中t1表示电磁灶上放置的测温目标体的温度；

ed表示红外探头附近电路板辐射的红外能量经过电磁灶面板的下表面反射后而被红外探头接收的能量部分，以及电路板辐射的红外能量透过电磁灶面板后经测温目标体底部反射再透过电磁灶面板而被红外探头接收的能量部分之和；

ed＝ε2*f(t2)*(ρ0+τ0*ρ1*τ0；(公式8)

其中t2表示电路板的温度，t2由红外探头内的温敏器件检测获取并传送给控制器；

根据公式4至公式8，可得：

e＝ε0*f(t0)+ε0*f(t0)*ρ1*τ0+ε1f(t1)*τ0+ε2*f(t2)*(ρ0+τ0*ρ1*τ0)；(公式9)

s6、控制器根据公式9计算获取电磁灶上放置的测温目标体的温度t1。

作为改进，在未放置电磁灶面板的情况下红外探头能够接收的红外光源能量的总和es的获取方法为：

s-a、将备用红外探头放置在电磁灶面板安装位置上方与红外探头呈镜像对称的位置；

s-b、控制红外光源保持关闭状态，在未安装放置电磁灶面板时，备用红外探头检测获取的红外光源的红外能量数据e并传送至控制器；

s-c、打开红外光源，备用红外探头检测获取的红外光源的红外能量数据e0并传送至控制器；

s-d、控制器计算备用红外探头在未放置电磁灶面板的情况下能够接收的红外光源能量的总和et＝e0－e；

es＝et＝e0－e。

作为改进，记电磁灶面板、电路板为基础目标体，基础目标体的红外参数的获取方法为：

s100、放置基础目标体，使得红外探头和备用红外探头镜像对称分布在基础目标体检测面的两侧；

s200、控制器控制打开和关闭红外光源；

红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据e11并传送至控制器，红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据e22并传送至控制器；

备用红外探头检测红外光源打开时获取的红外能量数据e3并传送至控制器，备用红外探头检测红外光源关闭时获取的红外能量数据e4并传送至控制器；

s300、控制器计算基础目标体的透射率为基础目标体的反射率为控制器计算基础目标体的透射率为基础目标体的反射率为基础目标体的发射率为

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中，在获取电磁灶上放置测温目标体的温度过程中，需要实时的获取面板的红外参数、电路板的红外参数以及测温目标体的红外参数，进而在该基础上实现温度的计算获取。该测温装置在进行测温过程中充分考虑了面板材料的红外参数性质、电路板材料的红外参数性质以及测温目标体本身的红外参数性质对红外温度检测结果的影响，进而根据实际测区的红外参数进行计算，使得计算获取的温度结果更加准确。并且该电磁灶上测温目标体的测温装置结构非常简单，而相应的测温方法在实验室阶段以及实际应用阶段的操作也非常简单，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例中电磁灶上测温目标体的测温装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中基础目标体红外参数测定的结构示意图。

图3为本发明实施例中电磁灶上测温目标体的测温装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，本实施例中的电磁灶上测温目标体的测温装置，包括红外探头1、红外光源2、温度检测元件3、控制器4以及电路板7，为了安装方便，红外探头1、红外光源2、控制器4集成设置在电路板7上，并且该电路板7设置电磁灶内并位于电磁灶的面板下方。另外，在电磁灶生产期间，为了准确的获取各电磁灶面板6准确的红外参数以及红外光源2可接收能量总和，该电磁灶上测温目标体的测温装置还包括有备用红外探头5。控制器4分别与红外探头1、备用红外探头5、红外光源2以及温度检测元件3电连接。

红外探头1位于电磁灶面板6的下方并距离电磁灶面板6一定的距离，从而使得红外探头1在电磁灶面板6上具有一片能够检测到红外光的检测区域。本实施例中的红外探头1可以直接采用电磁灶内的温度传感器中的红外探头1体。该红外探头1中内置有能够获取温度信号的温敏器件，通过温敏器件可以实时检测电路板7的温度并传送给控制器4。

温度检测元件3则贴设在电磁灶面板6下表面上且位于红外光源2的检测区域旁，温度检测元件3能够实时检测电磁灶面板6温度进而传动给控制器4。

备用红外探头5在使用时放置在电磁灶面板6上方且与红外探头1呈镜像对称的位置使用。

红外光源2位于电磁灶面板6的下方且位于红外探头1旁，并且红外光源2的设置位置与红外探头1在电磁灶面板6上的检测区域相匹配，以使得红外探头1能够检测到红外光源2经反射的红外光。

控制器4可以直接采用电磁灶内的总控制器4，也可以采用一个独立的控制器4。为了操作方便可以设置一个与控制器4电连接的按键，通过操作按键可以向控制器4发送启动电磁灶上测温目标体8的红外参数测定的命令，进而控制器4控制红外探头1、红外光源2工作，进而实现电磁灶上测温目标体8的各红外参数的测定。在测定过程中，用户按照提示在电磁灶上放置待测定的如锅具等测温目标体8。

电磁灶上测温目标体的测温方法包括以下步骤：

s1、获取控制器4中存储的电磁灶面板6的透射率τ0、电磁灶面板6的反射率为ρ0以及电磁灶面板6的发射率为ε0，获取控制器4中存储的电路板7的发射率为ε2，获取控制器4中存储的红外光源2可接收能量的总和es，获取控制器4中存储的标准黑体辐射的红外能量中能够被红外探头1接收到部分的能量e与标准黑体温度t的函数关系e＝f(t)；

该电磁灶面板6的透射率τ0以及红外光源2可接收能量的总和es在电磁灶生产的时候可以额外增加使用备用红外探头5进行测定，进而将测定结果存储在控制器4中，方便用户在使用过程中对电磁灶上锅具等非透红外目标体进行反射率测定时调取使用；

在电磁灶的生产过程中，红外光源2可接收能量的总和es的获取方法具体如下：

在电磁灶面板6安装前进行以下步骤：

s-a、将备用红外探头5放置在电磁灶面板6安装位置上方与红外探头1呈镜像对称的位置；

s-b、控制红外光源2保持关闭状态，在未安装放置电磁灶面板6时，备用红外探头5检测获取的红外光源2的红外能量数据e并传送至控制器4；

s-c、打开红外光源2，备用红外探头5检测获取的红外光源2的红外能量数据e0并传送至控制器4；

s-d、控制器4计算备用红外探头5在未放置电磁灶面板6的情况下能够接收的红外光源2能量的总和et＝e0－e；

es＝et＝e0－e；

记电磁灶面板6、电路板7为基础目标体，基础目标体的红外参数的获取方法为：

s100、放置基础目标体，使得红外探头1和备用红外探头5镜像对称分布在基础目标体检测面的两侧；

s200、控制器4控制打开和关闭红外光源2；

红外探头1检测红外光源2打开时获取的红外能量数据e11并传送至控制器4，红外探头1检测红外光源2关闭时获取的红外能量数据e22并传送至控制器4；

备用红外探头5检测红外光源2打开时获取的红外能量数据e3并传送至控制器4，备用红外探头5检测红外光源2关闭时获取的红外能量数据e4并传送至控制器4；

s300、控制器4计算基础目标体的透射率为基础目标体的反射率为目标体的发射率为

在测试过程中，根据电磁灶面板6对应获取的数据具体计算电磁灶面板6的透射率τ0、反射率ρ0以及发射率为ε0；根据电路板7对应获取的数据具体计算电路板7的透射率τ2；

标准黑体辐射的红外能量中能够被红外探头1接收到部分的能量e与标准黑体温度t的函数关系e＝f(t)则在实验室环境中经过多次数据测量拟合获取；

s2、在电磁灶面板6上未放置测温目标体8的前提下，控制器4控制打开和关闭红外光源2；

红外探头1检测红外光源2打开时获取的红外能量数据e1并传送至控制器4，红外探头1检测红外光源2关闭时获取的红外能量数据e2并传送至控制器4；

s3、在电磁灶面板6上放置测温目标体8，且将测温目标体8放置在红外探头1的检测区域内，控制器4控制打开和关闭红外光源2；

红外探头1检测红外光源2打开时获取的红外能量数据e5并传送至控制器4，红外探头1检测红外光源2关闭时获取的红外能量数据e6并传送至控制器4；

s4、控制器4计算红外光源2发射的红外能量经过电磁灶面板6透射后，进而经过待测目标体底面反射，再经过电磁灶面板6透射，最终被红外探头1接收到的红外能量er；

er＝(e5-e6)-(e1-e2)＝es*τ0*ρ1*τ0；(公式1)

其中ρ1为测温目标体8的反射率；

根据公式1可得，

由于测温目标体8的透射率τ1＝0，根据公式2计算测温目标体8的发射率ε1；

s5、控制器4实时接收红外探头1获取的红外能量数据e；

e＝ea+eb+ec+ed；(公式4)

其中ea表示红外探头1接收的电磁灶面板6的下表面辐射的红外能量；

ea＝ε0*f(t0)；(公式5)

t0表示电磁灶面板6的温度，t0由温度检测元件3检测获取并传送给控制器4；

eb表示电磁灶面板6的上表面辐射的红外能量经电磁灶上放置的测温目标体8底部反射后，再经过电磁灶面板6透射后而被红外探头1接收的红外能量；

eb＝ε0*f(t0)*ρ1*τ0；(公式6)

ec表示电磁灶上放置的测温目标体8底部辐射的红外能量经电磁灶面板6透射后而别红外探头1接收的红外能量；

ec＝ε1f(t1)*τ0；(公式7)

其中t1表示电磁灶上放置的测温目标体8的温度；

ed表示红外探头1附近电路板7辐射的红外能量经过电磁灶面板6的下表面反射后而被红外探头1接收的能量部分，以及电路板7辐射的红外能量透过电磁灶面板6后经测温目标体8底部反射再透过电磁灶面板6而被红外探头1接收的能量部分之和；

ed＝ε2*f(t2)*(ρ0+τ0*ρ1*τ0；(公式8)

其中t2表示电路板7的温度，t2由红外探头1内的温敏器件检测获取并传送给控制器4；

根据公式4至公式8，可得：

e＝ε0*f(t0)+ε0*f(t0)*ρ1*τ0+ε1f(t1)*τ0+ε2*f(t2)*(ρ0+τ0*ρ1*τ0)；(公式9)

s6、控制器4根据公式9计算获取电磁灶上放置的测温目标体8的温度t1。

如此，用户将电磁灶买回去使用时，可以根据电磁灶上放置的不同锅具分别实时测取电磁灶上放置锅具的红外参数，进而在检测锅具的工作温度时，其检测结果更加准确，提升了电磁灶的使用性能。