测量装置

1.本技术属于化工领域，具体涉及一种测量装置。


背景技术：

2.因流化床、旋风分离器等诸多设备处于相对密封空间中，测量内部空间的敏感信号如温度、压力等极其困难，而这些信号值的准确获取对优化设备及产品、预测产量及质量具有重要意义。
3.当前，上述绝大多数设备仅可以测量内部空间单一固定位置处的敏感信号，无法测量任意位置处的信号值，因此限制了设备内部流动状态信号的获取，使得工业生产无法由宏量到质量的提升，某些极少数设备尽管可以完成多位置信号值的获取，但是往往获取的数值精度不高，设备结构极为复杂，限制了该测量设备的大规模应用。
4.运用测量设备准确获取内部信号值尤其是高温、高压、密封等恶劣工况下极为重要。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的是提供测量装置，能够解决现有技术中无法精准获取三维空间内任意位置信号值的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.一种测量装置，用于准确测量三维空间内任意位置的敏感信号，包括检测模块、运动模块、控制模块，所述运动模块与所述检测模块连接，所述控制模块与所述运动模块连接，所述运动模块与待检模块连接；
8.所述运动模块包括至少三组伸缩单元，所述检测模块在所述伸缩单元带动下相对于所述待检模块做相对运动；
9.所述检测模块获取所述待检模块空间内该位置的单信号值，在所述控制模块的控制下以求解所述三维空间内所需位置的信号值。
10.优选地，所述运动模块还包括球铰单元和移动杆，所述球铰单元作为所述移动杆的支点，所述伸缩单元处于所述移动杆的非支点位置；
11.控制所述伸缩单元运动使所述移动杆的端部达到指定位置。
12.优选地，所述检测模块与所述移动杆连接以检测所述敏感信号。
13.优选地，所述检测模块包括传感器，所述传感器用于检测所述敏感信号的所述单信号值，所述敏感信号包括温度、压力、湿度、光、声音。
14.优选地，求解所述信号值的方法包括至少一组所述单信号值或所述单信号值的均值或所述单信号值的插值。
15.优选地，所述单信号值的均值为在相同位置或其附近处多组所述单信号值求平均值；
16.所述单信号值的插值为相同位置处不同时刻下多组所述单信号值求随时间变化
预测值或不同位置处多组单信号值求未检测区域的预测值。
17.优选地，所述待检模块为类通道型且内部形成封闭或半封闭的所述三维空间，例如流化床或旋风分离器或锅炉或常规管道。
18.优选地，所述控制模块包括信号收集单元、运动控制单元，所述信号收集单元用于收集所述检测模块的所述单信号值；
19.所述运动控制单元用于控制所述运动模块运动轨迹。
20.优选地，所述控制模块还包括信号处理单元，所述信号处理单元用于处理收集的所述单信号值的统计与运算。
21.在本技术实施例中，采用运动模块结构简单，适合密封、高温等恶劣工况，设置移动杆支点和非支点的不同位置可以调节位置的精准度，设置球铰单元有利于移动杆的摆动自由，设置至少三组伸缩单元，有利于结构稳定及在实现移动的过程中实现自由摆动；采用运动控制单元可以根据需求调节待测信号轨迹；采用信号处理单元可以实现至少一组单信号值的精准求解，尤其是摆动过程中往复运动，相同位置处的信号点的精准求解，以及运用插值法获取未知区域的信号值、获取相同位置不同时刻的信号值等。本技术能够解决现有技术中无法精准获取三维空间内任意位置信号值的问题。
附图说明
22.图1是本技术实施例中测量装置的结构示意图。
23.图2是本技术实施例中测量装置的整体示意图。
24.附图标记说明
25.10、检测模块20、运动模块21、伸缩单元22、球铰单元23、移动杆30、控制单元31、信号收集单元32、运动控制单元33、信号处理单元40、待检模块
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的温度测量方法进行详细地说明。
29.参见图1-2，本技术的实施例提供了测量装置，其特征在于，用于准确测量三维空间内任意位置的敏感信号，包括检测模块10、运动模块20、控制模块30，所述运动模块20与所述检测模块10连接，所述控制模块30与所述运动模块20连接，所述运动模块20与待检模
块40连接；
30.所述运动模块20包括至少三组伸缩单元21，所述检测模块10在所述伸缩单元21带动下相对于所述待检模块40做相对运动；
31.所述检测模块10获取所述待检模块40空间内该位置的单信号值，在所述控制模块30的控制下以求解所述三维空间内所需位置的信号值。
32.在本技术实施例中，采用运动模块20结构简单，适合密封、高温等恶劣工况，设置移动杆23支点和非支点的不同位置可以调节位置的精准度，设置球铰单元22有利于移动杆的摆动自由，设置至少三组伸缩单元21，有利于结构稳定及在实现移动的过程中实现自由摆动；采用运动控制单元32可以根据需求调节待测信号轨迹；采用信号处理单元22可以实现至少一组单信号值的精准求解，尤其是摆动过程中往复运动，相同位置处的信号点的精准求解，以及运用插值法获取未知区域的信号值、获取相同位置不同时刻的信号值等。本技术能够解决现有技术中无法精准获取三维空间内任意位置信号值的问题。
33.需要说明的是，在本技术实施例中，运动模块20为机械结构，结构简单，极易实现，适用于各种工况调节，控制模块30用于控制运动、收集信号、处理信号等功能。
34.需要说明的是，在本技术实施例中，伸缩单元21至少为三组，优选为三组，选择一组或两组伸缩单元21同样可以实现本技术方案，但是该结构稳定性不高，选择多于三组伸缩单元21使结构处于超稳定结构，运动计算更加复杂。
35.需要说明的是，在本技术实施例中，伸缩单元21为气缸、液压缸、电缸等可实现伸缩功能的结构，同时可以被控制单元30控制其伸缩量。
36.其中，伸缩单元21的两端分别为固定端与移动端，固定端与待检模块40铰接，移动端与移动杆23铰接；
37.需要说明的是，在本技术实施例中，尤其适合高温环境下，生产碳纳米管的流化床反应器，测量流化床内部各点的温度等敏感信号有助于精准把握碳纳米管的生长环境，从而更好地实现碳纳米管高品质宏量制备，而该技术的实现有利于解决“卡脖子”难题。
38.其中，碳纳米管的生长与温度至关重要，准确获取温度值可以持续高品质生产，节约能源与资源，减少次品率，同时对环境保护具有重要意义。
39.需要说明的是，在本技术实施例中，球铰单元22中间穿过移动杆23，所述移动杆23可在球铰单元22中自由移动，同时移动杆23与球铰单元22整体可以实现自由转动，作为支点。
40.其中，对于严格密封的设备需在移动杆23与球铰单元22连接处增加密封，如橡胶垫片等。
41.需要说明的是，在本技术实施例中，由于三维空间及周边区域不存在电机，因此，本机构在高温环境中具有一定的优势。
42.需要说明的是，在本技术实施例中，采用运动控制单元32可以实现自由轨迹，同时可以实现重复路径规划、实现弧面分层路径等诸多优势。
43.需要说明的是，在本技术实施例中，采用信号处理单元22可以待测位置处实现信号值的精准求解，而且可以进行不同时间、不同位置处的插值预测等。
44.需要说明的是，在本技术实施例中，所述单信号值是指直接测量获取的数值，所述信号值可以是单信号值，也可以是多组单信号值求均值或者插值；
45.其中，信号值为单信号值一般存在于该位置只测量一次且可以测量的情况下。
46.优选地，所述运动模块20还包括球铰单元22和移动杆23，所述球铰单元22作为所述移动杆23的支点，所述伸缩单元21处于所述移动杆23的非支点位置；
47.控制所述伸缩单元21运动使所述移动杆23的所述检测模块点达到指定位置。
48.需要说明的是，在本技术实施例中，移动杆23上的球铰单元22、伸缩单元21移动端及检测模块10处于不同的位置具有不同的结构和情况；
49.其中，球铰单元22处于移动杆上伸缩单元21移动端及检测模块10中间位置时，根据力臂的计算公式(f1l1＝f2l2)，速度，加速度等相关计算公式可知，已知伸缩单元21移动端速度可以推导检测模块10端速度，当球铰单元22靠近伸缩单元21移动端时，有利于测量更大范围内的信号值；有利于插值计算的使用，当球铰单元22靠近检测模块时，更利于精准机械测量，相当于伸缩单元21移动端大幅运动而引起检测模块10微小运动；
50.需要说明的是，在本技术实施例中，移动杆23上的球铰单元22处于伸缩单元21移动端及检测模块10的一侧时，分析道理及应用公式一致。
51.需要说明的是，在本技术实施例中，伸缩单元21移动端与检测模块10的位置具有一一对应的原则，且可以通过数值变换求解。
52.需要说明的是，在本技术实施例中，伸缩单元21移动端连接杆23的运动方向及大小是所述至少三组伸缩单元21共同作用的结果。
53.需要说明的是，所述检测点即信号检测位置均以所述检测模块10的位置为基准，与杆的长度的无关。
54.优选地，所述检测模块10与所述移动杆23连接以检测所述敏感信号。
55.需要说明的是，在本技术实施例中，所述连接包括直接连接与间接连接；
56.所述直接连接是检测模块10与移动杆23相互连接，信号线处于连接杆内部，另一端与信号收集单元连接；所述间接连接是检测模块10与移动杆23之间存在密封装置、耐高温装置等。
57.需要说明的是，在本技术实施例中，所述检测模块10处于所述移动杆23的一端为最优，同时不排除检测模块10处于移动杆23的其他位置，但该位置处于所述三维空间中；
58.需要说明的是，在本技术实施例中，所述移动杆23至少部分地处于所述待检模40块围成的三维空间内；
59.需要说明的是，在本技术实施例中，所述移动杆23的端部可以是弯曲的或者任意折情况，所述移动杆23端部可以是非直线。
60.优选地，所述检测模块10包括传感器，所述传感器用于检测所述敏感信号的所述单信号值，所述敏感信号包括温度、压力、湿度、光、声音。
61.需要说明的是，在本技术实施例中，传感器又称为检测装置，所述敏感信号是指在较短时间内可以检测出响应值的传感器。
62.需要说明的是，在本技术实施例中，测量温度值为所述单信号值的特例，所述单信号值可以是温度值、压力值、湿度值等等。
63.其中，需要说明的是，单信号值是通过传感器直接可以在信号收集单元33上面读取的数值。
64.优选地，求解所述信号值的方法包括至少一组所述单信号值或所述单信号值的均
值或所述单信号值的插值。
65.需要说明的是，在本技术实施例中，根据测定信号值的位置、精度及时间设定，当路径规划设置为所有位置不重复时，而且该位置的单信号值可以被传感器读取，因此可以将该位置处的单信号值作为信号值；
66.当存在重复位置测量时，比如检测模块10由中间向一端移动，到达极限位置又返回到中间位置时，该过程在所需的相同位置存在两个单信号值，某个位置的信号值可以使用两个单信号值的均值，也可以多次测量后运用插值或者概率统计计算所需位置信号值的变化。
67.优选地，所述单信号值的均值为在相同位置或其附近处多组所述单信号值求平均值；
68.所述单信号值的插值为相同位置处不同时刻下多组所述单信号值求随时间变化预测值或不同位置处多组单信号值求未检测区域的预测值。
69.需要说明的是，在本技术实施例中，在相同位置处的均值为忽视时间因素的影响，移动杆23摆动，多次重复测量该位置的所有单信号值的和除以重复测量的次数，或者是为求某个关键点的值，移动杆不摆动，在该关键点上呈现单信号值的实时变化，将该变化求和再求平均或者求某个关键点附近所有点的均值作为该关键点的信号值。
70.需要说明的是，所述单信号值的插值多为预测值，可以是在相同位置处，关键点的单信号值随时间变化的预测值，例如：在温度升高的过程中，已知300s时刻的温度为299摄氏度，400s时刻的温度为401摄氏度，500s时刻温度为500摄氏度，则利用该数据拟合曲线，则可以预测在600s时刻的温度值大约在600摄氏度左右，已知数据的数据量越大则数据拟合越准确，预测的温度值越准确。
71.需要说明的是，在不同位置处，具有检测模块10的移动杆23端部在做弧线运动的过程中，已知走过的路程各个点的单信号值，未走的路程的单信号值可以根据已知的单信号值进行插值拟合，拟合出未知区域的单信号值，例如：在(3,4,5)xyz坐标中的单信号值为40℃，在(3,5,5)的单信号值为50℃，在(3,6,6)坐标系中的单信号值为60℃，通过拟合曲线可以求出(3,8,5)位置处的单信号值为80℃。
72.优选地，所述待检模块40为类通道型且内部形成封闭或半封闭的所述三维空间，例如流化床或旋风分离器或锅炉或常规管道。
73.需要说明的是，在本技术实施例中，所述三维空间为流化床反应器内部生长碳纳米管的区域。
74.需要说明的是，不限于上述设备，也可以是除尘器或其他相关的化工设备；
75.需要说明的是，所述三维空间内可以是空气和颗粒的混合，也可以是溶液，也可以是其他具有流动性的物质。
76.需要说明的是，在常规管道中，可以根据需要测试湿度、压力等需要的敏感参数。
77.需要说明的是，类通道型是指具备类似通道的结构，通道内可以流通不同形态的物质，且通道内围成的三维空间的不同位置处具有非相同的敏感信号。
78.需要说明的是，在做管道或设备检测维修过程中，可以打孔之后将移动杆的检测模块端插入设备中进行测量，检测完成后密封该位置即可，装置小巧，检测方便。
79.优选地，所述控制模块30包括信号收集单元31、运动控制单元32，所述信号收集单
元31用于收集所述检测模块10的所述单信号值；
80.所述运动控制单元32用于控制所述运动模块20运动轨迹。
81.需要说明的是，在本技术实施例中，所述信号收集单元31收集的单信号值是该时刻某位置点的测量值。
82.需要说明的是，在本技术实施例中，运动控制单元32控制的是至少三组伸缩单元，伸缩单元21的伸缩量大小则形成不同的轨迹，该轨迹是一一对应的关系。
83.需要说明的是，在本技术实施例中，运动控制单元32可以实现相对于球铰单元22的移动，以便测量待检模块40内不同深度的单信号值。
84.需要说明的是，在本技术实施例中，所述轨迹可以手动，也可以根据可编程程序进行预先规划。
85.需要说明的是，在本技术实施例中，运动轨迹可以实现球铰单元22与所述移动杆23相对静止的情况下，先测量弧线的单信号值，后完成整改弧面的所有信号值，最后，相对于球铰单元22，所述移动杆23进行微小移动，实现三维空间内分层测量，分层面为弧面，当然，分层面也可以是平面。
86.需要说明的是，也可以设置轨迹为不重复测量，根据不同的需求进行轨迹设置。
87.优选地，所述控制模块30还包括信号处理单元33，所述信号处理单元33用于处理收集的所述单信号值的统计与运算。
88.需要说明的是，在本技术实施例中，所述信号处理单元33具有存储介质和可编程控制程序，可以存储信号数据，同时可以进行对信号数据进行处理。
89.需要说明的是，在本技术实施例中，所述信号处理单元33可以实现某些关键点的信号值的求解，也可以实现任意位置的信号值。
90.本发明的工作原理和工作过程如下：
91.首先，设置所述检测模块10的轨迹，所述运动控制单元32控制所述伸缩单元21发生伸缩运动，不同的伸缩单元21综合运动使移动杆23发生运动，进而移动杆23的检测模块10端在待检模块40内的三维空间中发生运动；
92.所述检测模块10将该位置点的单信号值传送给信号收集单元31；
93.所述信号收集单元31将单信号值传送给信号处理单元33储存并处理，求解计算所需位置点的信号值。
94.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
95.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。