一种利用材料间电阻率温度系数差异的间接测温方法与流程

本发明涉及测温领域，特别涉及一种利用材料间电阻率温度系数差异的间接测温方法。

背景技术：

电能表等电子设备，在某些场合使用的时候，如发生接线异常等情况，温升会比较高，而传统的温度检测方式都是打孔后设置温度传感器探头。如授权公告号cn107271068b的发明公开了一种智能电能表接插件的温度检测装置，包括温度测量组件，将测温传感头埋于金属表尾孔中，温度测量时可以与电能表接插件充分接触。但这种方式局限性较大，一方面探头与被测材料之间热传递有差别，另一方面需要对部件进行打孔等改动，制作方式繁琐。因此现在急需一种测量方式简便且测温更准确的方案。

其中电子设备中各种金属或合金使用较多，而某块固体材料的电阻的表示方式可以是某温度下的电阻值加上温差乘以电阻率温度系数，而不同材料之间的电阻率温度系数差异巨大，当温度变化时，有些材料电阻变化会比较明显，因此可以利用这一特性进行测温。

技术实现要素：

针对现有技术测温方式繁琐且误差较大的问题，本发明提供了一种利用材料间电阻率温度系数差异的间接测温方法，通过材料间的电阻率温度系数差异，以电参数为采集量，间接测算出材料温度。

以下是本发明的技术方案。

一种利用材料间电阻率温度系数差异的间接测温方法，包括以下步骤：

在待测温区域选择或加设至少两种相邻的材料，所述材料间的电阻率温度系数至少相差两个数量级；在指定温度下预先进行一次电阻值检测，得到各材料的电阻基数；串联通电后采集所述材料的电压，并通过所得的电参数以及电阻率温度系数计算出温差，根据温差和指定温度计算当前温度。

由于较多电子设备中存在一些由多种材料组合的电器元件，因此本发明可以合理利用这些原本就有的结构，当材料间的电阻率温度系数至少相差两个数量级时，将低电阻率温度系数的材料的电阻值视作不随温度而变化，则可以仅测量电压即可换算出对应的电流，或通过测量电流得到电压，因此在电压及电流都得到的情况下，可以进一步根据电阻率温度系数表，可以最终计算出温差。该方法的系统误差与两种材料间的电阻率温度系数大小有关，但由于相差几个数量级，相比传统测温方式，误差仍然较小。

作为优选，所述待测温区域的材料以ab或aba的形式排列。这种串联形式结构使电压、电流关系较为简单，减少误差。

作为优选，所述待测温区域采集的电参数为电压，其中以aba形式排列时，采集点的位置包括b的两端以及两个a区域各一点。即一对采集点采集b两端电压，另一对采集整个aba的电压。这种方式增加了两个电压的关联性，利于减小误差。

作为优选，所述材料之间的电阻率温度系数相差三个数量级。三个数量级，使得其中一种材料的变化率是另一种的千分之一，因此计算时误差极小。

作为优选，aba形式排列的材料中，b为低电阻率温度系数材料。

作为优选，当待测温区域通过的电流为恒定值时，跳过计算电流的步骤。

作为优选，所述待测温区域为分流电阻器，分流电阻器的材料包括紫铜以及锰铜。电能表中常见的分流电阻器是本方案理想的运用场景。

本发明的实质性效果包括：基于不同材料电阻率温度变化系数的不同，通过检测电参数并加以计算的方式间接测温，完全避免了直接测温时由于热传导产生的测量误差的问题，运用范围广，实施简单。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图；

图中包括：1-紫铜、2-锰铜、3-采集点。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例：

一种利用材料间电阻率温度系数差异的间接测温方法，包括以下步骤：

在如图1所示的待测温区域选择紫铜1以及锰铜2形成的材料区域；在20度的温度下预先进行一次电阻值检测，得到电阻基数；串联通电后采集材料的电压和电流，并根据电阻率温度系数计算出温差，根据温差和指定温度计算当前温度。

待测温区域的材料以ab或aba的形式排列。这种串联形式结构使电压、电流关系较为简单，减少误差。

本实施例以aba形式排列，排列式中b代表锰铜，a代表紫铜，如图1所示，采集点3的位置包括锰铜的两端以及两个紫铜区域各一点。即一对采集点采集锰铜两端电压，另一对采集整个零部件的电压。这种方式增加了两个电压的关联性，利于减小误差。

其中计算温差的过程包括：

在t1时刻的电阻：

r1(t1)=r1*(1+a_锰铜*t1)

r2(t1)=r2*(1+a_紫铜*t1)

其中r1表示锰铜电阻基数，r1(t1)表示t1时刻锰铜实际电阻，a_锰铜表示锰铜的电阻率温度系数，r2和a_紫铜的含义同理。

在t2时刻的电阻：

r1(t2)=r1*(1+a_锰铜*t2)

r2(t2)=r2*(1+a_紫铜*t2)

其中t1时刻的电压：

v1(t1)=i1*r1(t1)=i1*r1*(1+a_锰铜*t1)-----------公式1

v2(t1)=i1*r2(t1)=i1*r2*(1+a_紫铜*t1)-----------公式2

在t2时刻的电压：

v1(t2)=i2*r1(t2)=i2*r1*(1+a_锰铜*t2)-----------公式3

v2(t2)=i2*r2(t2)=i2*r2*(1+a_紫铜*t2)-----------公式4

其中i1是t1时刻电流，v1(t1)是t1时刻r1对应的电压，其余参数含义同理。

结合上述4个公式，为了求t2-t1，进行如下步骤：

v2(t1)/r2-v1(t1)/r1=i1*(a_紫铜-a_锰铜)*t1

v2(t2)/r2-v1(t2)/r1=i2*(a_紫铜-a_锰铜)*t2

由于除了t1和t2外均属于已知量，那么变式后得到：

t2-t1=[v2(t2)/r2-v1(t2)/r1]/[i2*(a_紫铜-a_锰铜)]-[v2(t1)/r2-v1(t1)/r1]/[i1*(a_紫铜-a_锰铜)]

则带入数据后即可求得t1-t2的值，即温差。

本实施例的实质性效果包括：基于不同材料电阻率温度变化系数的不同，通过检测电参数并加以计算的方式间接测温，完全避免了直接测温时由于热传导产生的测量误差的问题，运用范围广，实施简单。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(readonlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。