一种可缩短测温时间的测温装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及温度测量领域，特别涉及一种可缩短测温时间的测温装置和方法。
【背景技术】
[0002] 现有利用红外热电堆传感器测温的方法和装置中，通常在测得热电堆的环境温度 和热电堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测物体的温度。然而，被测物 体与红外热电堆传感器之间通常间隔一定的距离（非接触式测量），由于空气的导热性不 佳，仅靠红外线导热速度较慢，使得测温时间较长，影响了测温的准确度。
[0003] 而且，测温的外界环境并不是理想的常温环境，外界温度通常是时刻变化的，而 且，热电堆在测温时自身也会往外辐射能量，这些都会影响到测温的准确性。现有的测温算 法中，测温参数均使用经验常数，无法根据外界环境的变化做出调整，更没有方法来校准测 温参数，因此，现有的测温方法和装置，其精度有待提高。
[0004] 因而现有技术还有待改进和提尚。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可缩短测温时间的测 温装置和方法，通过提高被测物体传递热量的速度，缩短了测温时间，提高了测温的准确 性。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
[0007] 一种可缩短测温时间的测温装置，所述装置包括：
[0008] 金属套，用于传导被测物体热量；
[0009] 红外热电堆传感器；
[0010] 参数获取模块，用于获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生 的电压；
[0011] 校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
[0012] 计算模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实 际温度。
[0013] 所述的测温装置中，所述金属套呈喇叭状，金属套的顶部面积大于底部面积。
[0014] 所述的测温装置中，所述计算模块具体用于：
[0015] 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测 温过程的系统参数S :
[0016] S = S0X [Ha1X (Tdie-Tkef)+a2 X (Tdie-Tkef)2];
[0017] 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆 自身的热辐射V qs:
[0018] Vos= b o+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]；
[0019] 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外 辐射过来的量值HVtw):
[0020] f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2;
[0021] 根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被 测物体的实际温度T qw:
[0022]
【主权项】
1. 一种可缩短测温时间的测温装置，其特征在于，所述装置包括： 金属套，用于传导被测物体热量； 红外热电堆传感器； 参数获取模块，用于获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电 压； 校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数； 计算模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温 度。
2. 根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述金属套呈喇叭状，金属套的顶部 面积大于底部面积。
3. 根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述计算模块具体用于： 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过 程的系统参数S : S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身 的热辐射Vqs: v〇s= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； 根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射 过来的量值f (Vtw): f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; 根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物 体的实际温度Tqw:
其中，所述叫、&2和c 2为常数，所述b p bp b2和S ^为测温参数，所述V _为红外热电堆 传感器产生的电压，Tdie为红外热电堆传感器的环境温度，所述Tkef为常温，公式中温度的单 位均为开尔文。
4. 根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述常数a i、&2和c 2的具体值为：a i =I. 75Xe_3, a2= -I. 68Xe_5, c 2= 13. 4。
5. 根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述校准模块具体用于： 将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为： b0= -2. 94Xe_5, b ^ -5. 7Xe_7, b 2= 4. 78Xe_9, s 0= 6Xe_14 ; 根据红外热电堆传感器产生的电压V_，红外热电堆传感器的环境温度Tdie，和公式
计算得出f (Vau)的值； 依计算得到的f(Vr)的值和公式f(VQIU) = (VQB；r-VQS)+c2X(VQIU-V QS)2,计算得出热电堆 自身的热辐射Vqs; 根据公式 Vqs= h+b' (TDIE-TKEF)+b2X (Tdie-Tkef)2],对 VjP (Tdie-Tkef)进行二项式拟 合，得出测温参数V Vb2的值； 根据计算得出的测温参数bQ、bp b2的值，由公式V QS= b Jb1 X (Tdie-Tkef) +b2 X (Tdie-Tkef )2]重新计算出Vqs的值； 根据公式 f (Vqbt) = (Vqbt-Vqs)+C2 X (Vqbt-Vqs) 2，重新计算出 f (Vqbt)的值； 根据公式 f(VQW) = (TQB/-TDIE4) XS 和公式 S = StlX [l+aiX (TDIE-TKEF)+a2X (Tdie -O2L 得出公式（tobj4-tdie4)xs〇= ?·(ν_)/[ι+&1χ(τΜΕ-〇+&2χ(τ ΜΕ-〇2]，对 (W_TDIE4)和 ?·(ν_)/[1+&1Χ (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]进行一次线性拟合，得出新的测 温参数S tl; 对测温参数Iv bp bjp S ^进行迭代计算40次，得出最终的测温参数。
6. -种可缩短测温时间的测温方法，其特征在于，所述方法包括步骤： A、 在被测物体和红外热电堆传感器之间设置一个用于传导被测物体热量的金属套； B、 获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压； C、 根据所述环境温度和电压，校准测温参数； D、 根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
7. 根据权利要求6所述的可缩短测温时间的测温方法，其特征在于，所述金属套呈喇 叭状，金属套的顶部面积大于底部面积。
8. 根据权利要求6所述的可缩短测温时间的测温方法，其特征在于，所述步骤C具体包 括： C1、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的 电压计算整个测温过程的系统参数S : S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； C2、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自 身的热辐射Vqs: vOS= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； C3、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐 射过来的量值f (Vtw): f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; C4、根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测 物体的实际温度Tqw:
其中，所述叫、&2和c 2为常数，所述b p bp b2和S ^为测温参数，所述V _为红外热电堆 传感器产生的电压，Tdie为红外热电堆传感器的环境温度，所述Tkef为常温，公式中温度的单 位均为开尔文。
9. 根据权利要求8所述的可缩短测温时间的测温方法，其特征在于，所述常数a pajP c2的具体值为：a i= L 75 X e_3, a 2= -L 68 X e_5, c 2= 13. 4。
10. 根据权利要求8所述的可缩短测温时间的测温方法，其特征在于，所述步骤B具体 包括： B1、将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为： b0= -2. 94Xe_5, b i= -5. 7Xe_7, b 2= 4. 78Xe_9, s 0= 6Xe_14 ; B2、根据红外热电堆传感器产生的电压Vtw，红外热电堆传感器的环境温度Tdie，和公式
计算得出f (Vau)的值； B3、依计算得到的f (Vqbi)的值和公式f (Vqbi) = (Vqbi-Vqs) +C2 X (Vqbi-Vqs) 2，计算得出热 电堆自身的热辐射Vqs; B4、根据公式 Vqs= I^b1X (TDIE-TKEF)+b2X (Tdie-Tkef)2],对 VjP (Tdie-Tkef)进行二项式 拟合，得出测温参数V V b2的值； B5、根据计算得出的测温参数Wb2的值，由公式Vqs= b Jb1X (TDIE-TKEF)+b2X (Tdie-Tkef)2]重新计算出Vos的值； B6、根据公式 f (Vqbj) = (Vqbj-Vqs)+C2 X (Vqbj-Vqs) 2，重新计算出 f (Vqbj)的值； B7、根据公式 = (TQB/-TDIE4) XS 和公式 S = StlX [l+aiX (TDIE-TKEF)+a2X (T die_Tkef)2L 得出公式（T0BJ4-TDIE4) XS0= f (Vobj)/[1+?X (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]，对 (W_TDIE4)和 ?·(ν_)/[1+&1Χ (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]进行一次线性拟合，得出新的测 温参数S tl; B8、循环步骤B2-B7进行迭代计算40次，逐步逼近计算出最优化的 测温参数bQ、bp b2和S。。
【专利摘要】本发明公开了一种可缩短测温时间的测温装置和方法，其中，所述测温装置包括金属套、红外热电堆传感器、参数获取模块、校准模块和计算模块。所述金属套用于传导被测物体热量，使被测物体的热量可以通过该金属套迅速的传导到红外热电堆传感器上，缩短了测温时间，同时，由于测温时间短，也减小了红外热电堆传感器自身热辐射和外界环境对测温的影响，提高了测温的准确度。在计算被测物体温度时，先由校准模块对测温参数进行校准，再由计算模块根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度，不仅提高了测温的准确度，还使测温不受外界环境因素的干扰，扩大了测温方法的运用范围。
【IPC分类】G01J5-12
【公开号】CN104764534
【申请号】CN201510112730
【发明人】李向吉, 谢广宝, 郭鹏, 李鹏
【申请人】东莞捷荣技术股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月13日