用于测量温度的手持设备的制作方法

专利名称：用于测量温度的手持设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度传感器，更具体地，涉及用于测量物体的表面温度的手持 设备。
技术背景温度传感器用于多种不同的行业和应用中。温度传感器通过确定并指示在 各种机械和电气系统中包括的部件的表面温度来提供重要的反馈。 一般的应用 示例包括使用温度传感器来确定电气系统内包括的电气部件的表面温度，或使 用温度传感器来确定暴露于内部或外部热源的物体的表面温度。在焊接工业中 可以发现温度传感器的 一个特定应用，在焊接工业中温度传感器可以用于指示 焊接前或焊接后的热处理过程中物体的表面温度。确定物体的温度的一种方法是经由可消耗的温度指示器，有时其被称为示 热笔。使用这些类型的指示器的一般处理包括使用干的不透明痕迹对物体进行 标记，然后当达到用于特定化合物的温度等级时观察痕迹的状态变化(即，痕 迹熔化或抹去)。市场上出售的这些类型的可消耗温度指示器的示例是由新泽 西的南普莱菲尔德的Tempil制造的温度指示棒(商标Tempilstik。)、温度指示 液(商标Tempilaq。)以及温度指示球(商标Tempil。)。设计这些温度指示器以 在从低至100华氏度到高至2500华氏度的温度下工作。然而，每一种化合物 对特定的温度具有特定形成。作为结果，需要多个不同的温度指示器来识别多 个不同的温度。此外，这些类型的温度指示器是可消耗的，因此它们在被全部 消耗之前具有有限数量的应用。 发明内容本发明的实施例能够使用户实时地检测物体的表面温度。在某些实施例中，本发明包括集成在独立的手持机箱或机壳中的温度传感器、电子装置以及 电源。机箱的特定实施例可以具有笔形、枪形或弧形。在这些实施例的每一个 实施例中，优选配置包括弯曲的热电偶元件，该元件是暴露的并与将要测量的 物体直接接触。手持设备还可以包括配置以存储操作参数和温度数据的存储 器。此外，手持设备可以包括无线通信电路，例如无线收发器、有线通信端口 或二者的结合。手持设备可以进一步包括温度指示器，例如听觉温度指示器、 视觉温度指示器或它们的结合。


当参考附图阅读随后的具体描述时，将更好的理解本发明的这些和其它的特征、方面和优点，在全部附图中相同的字符表示相同的部件，其中 图1是用于测量物体的表面温度的手持设备的枪形实施例的正视图； 图2是用于测量物体的表面温度的手持设备的笔形实施例的正视图； 图3是用于测量物体的表面温度的手持设备的弧形实施例的正视图； 图4是配置以与手持设备(例如图1-3中说明的实施例)通信的远程单元的透视图；图5是用于测量表面温度的手持设备的框图；图6是说明如图1-3中说明一个或多个手持设备的一个可能的应用的焊接 系统的示意图；图7是说明使用如图l-5所说明的实施例中的一个实施例的一种方法的流 程图；图8是说明使用如图l-5所说明的实施例中的一个实施例的第二方法的流 程图；和图9是说明使用如图l-5所说明的实施例中的一个实施例的第三方法的流 程图。
具体实施方式
如下面进一步详细描述的，提供手持设备的各种实施例以测量物体的表面 温度。该手持设备是电子的、可重复使用的而不是消耗的，该手持设备能够测 量多个温度而不是单个温度，能够向远离该设备的单元传送温度数据，能够进 行系统的闭环控制，等等。揭示的实施例包括各种单一实体结构，该结构容纳温度传感器和各种电子装置。在优选实施例中，温度传感器包括暴露的(即， 没有通过保护套或涂层包围的)热电偶元件，从而可以使热电偶元件直接接触 被测量的物体。热电偶元件也足够薄以能够实现对热电偶元件最佳的热传送。 此外，热电偶元件具有弧形的形状，该形状是可变形的以减少目标物体和热电 偶元件之间的接触电阻。换句话说，弧形的形状像一个弹簧，从而热电偶元件 本身是弹性的而没有任何另外的弹性元件。热电偶元件的前述特征具有使电阻 损耗最小并增加设备的响应时间的效果。如下面描述的，手持设备的实施例能够实时测量高达200、 300、 400、 500、 600、 700、 800、 900、 1000华氏度或 更高的温度，通常将实时描述为至少少于2秒、少于1秒、少于0.5秒或甚至 更少的时间。电子装置可以包括电源、信号处理电路、时间记录芯片、控制器、温度指 示器、通信电路、存储器、在存储器上设置的系统控制参数或它们的结合。电 源可以包括一个或多个电池、电容器或它们的结合。信号处理电路可以包括模 -数转换器、放大器、过滤器或它们的结合。温度指示器可以包括视觉指示器、 听觉指示器或警报、触觉或感触指示器(例如，振动)或它们的结合。通信电 路可以包括有线或无线电路(例如无线收发机)、通信端口或它们的结合。存 储器可以包括易失性或非易失性存储器(例如只读存储器(ROM)、随机访问 存储器(RAM))、磁存储器、光存储器或它们的结合。此外，各种控制参数 以及用于在操作中向用户提供特定输出(例如告警或信息)的代码可以存储在 存储器中，例如，响应于系统或部件的测量的温度。如下所述，手持设备的特 定实施例将某些或全部这些特征集成在独立的机壳中，可以容易地用于向用户 提供实时的温度信息。现在参考附图，图1说明根据本发明的第一实施例的手持设备10的示例性元件。在该实施例中，手持设备10包括枪形机箱或机壳。机壳包括圆筒部 分12、用于握紧手持设备的手柄14以及配置以启动和停止数据采集的触发器 16。触发器16可以被进一步地配制具有另外的功能，例如使用户能够指示特 定数据是否应该被永久的保存在存储器中。另外，触发器可以以这样的方式来 配置通过简单地使圆筒部分的末端靠着将要测量的表面来启动。例如，接近 度(proximity)传感器、按键或其它触发器可以在圆筒部分的末端设置。通过另一示例，触发器可以与热电偶元件17集成或连接到热电偶元件17，从而热 电偶元件17和工作表面的接触自动地啮合(即，开启)设备10。如将由其它 实施例说明的，手持设备不限于该特定配置，并且可以包括所示出的任意配置，
机壳10包括配置用以检测并指示物体的表面温度的温度传感器或热电偶 元件17。在优选实施例中，热电偶元件17是暴露的，并且被配置以与将要测 量的物体直接接触。热电偶元件17的优选实施例包括弧形的、像弹簧一样的 部件，该部件可以弯曲并符合将要测量的表面。这能够得到热电偶元件17和 上述表面之间的最适宜的力分布，从而使引起对热电偶的热流量增加的、在这 些部件之间的接触电阻(即，热量的电阻损耗)减到最小。热电偶元件17也 足够得薄，在0.003到0.020英寸之间，从而减少元件17的热量并能够获得更 快的响应时间。此外，该特定配置能够使热电偶元件17从机壳IO热隔离。换 句话说，该配置能够获得机壳IO和热电偶元件17之间的热屏蔽的布置，从而 减少相对较大的主体机壳IO的热库效应。例如，在优选实施例中，热电偶元 件17可以是与将要测量的表面接触放置的唯一的元件。该配置阻止热能流过 热电偶元件17并进入机壳，在机壳中热能被扩散并不能被检测，从而具有减 緩或增加设备的响应时间的影响。通过使热电路中的电阻部件减到最小，优选 实施例能够使热能直^^妄流入热电偶元件17，在热电偶元件17中热能可以被^r 测和指示。另外，热电偶元件可以包括例如塑料、玻璃或陶瓷等热绝缘垫片， 以进一步将电阻损耗最小化并增加设备的时间响应。
如上所述，热电偶元件17是温度传感器或热电偶，并经由螺钉18可移动 地固定在机壳10上。该配置能够使用户通过移动螺钉18迅速地替换热电偶元 件17。热电偶元件17包括经由接合点21连接到热电偶的负向引脚20的热电 偶的正向引脚19。接合点21通常通过在该接合点对焊热电偶的两个引脚而形 成。热电偶元件17经由接触件25和螺钉18电连接到电导体23。电导体23 通常由与热电偶元件17的各个正向引脚19和负向20引脚相同的材料制成。 电导体23被进一步连接到用于操作热电偶元件17以获得物体的温度测量的电 子装置22和电源24。还可以包括电源插座26，电源插座26用于从代替才几壳 10内包括的电源24的独立的电源对设备提供电能，或与机壳10内包括的电
9源24 —起对设备提供电能。
热电偶元件17可以包括任何普通的已知类型的热电偶(例如，J， K， B, R, S， T, E， N,或G)。本发明的优选实施例包括J类型或K类型的热电偶。 J类型热电偶具有从大约32华氏度到大约1382华氏度的操作范围。K类型热 电偶具有从大约-328华氏度到大约2282华氏度的操作范围。热电偶元件17 的示例性实施例是由位于康奈提格州斯坦福的OMEGA制造的，并可以通过 型号88003来识别。然而，其它类型的热电偶或温度传感器也可以用于手持设 备中。
机壳或设备10可以进一步包括温度指示器28，温度指示器28包括视觉 温度指示器、听觉温度指示器、感触/触觉指示器或它们的结合。例如，视觉 温度指示器可以包括一个或多个发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)或 它们的结合。该类型的视觉指示器的示例性实施例是由位于加利福尼亚的查塔 努加的SANYO制造的，并可以通过型号DM2023来识别。然而，其它类型的 LED或LCD也可以用于手持设备中。视觉温度指示器可以提供温度的文本指 示、温度的颜色编码指示或它们的结合。视觉温度指示器还可以在达到或经过 特定的温度(例如，上限、下限、目标温度或它们的结合)时闪光。通过另外 的示例，听觉温度指示器可以包括指示温度的模拟的声音、在特定温度(例如， 1、 5、 10或20华氏度的间隔)上的听觉的警报或它们的结合。与视觉温度指 示器相似，听觉温度指示器可以在达到或经过特定的温度(例如，上限、下限、 目标温度或它们的结合)时工作(例如，蜂鸣声)。最后，感触/触觉指示器可 以包括振动机构，该机构可以在达到或经过特定的温度时用作与听觉或视觉指 示器相似的警报。
机壳或设备10可以进一步包括通信开关30、通信端口 32以及检索开关 34。通信端口 32使手持设备10能够与外部设备通信以传送或接收各种数据。 例如，通信线可以被插入端口 32和例如计算机、控制单元或电源等远程单元 中。检索开关34使用户能够迅速地访问数据集内包括的数据点。例如，用户 可能希望检索由手持设备10测量的最高温度。此外，所说明的手持设备10 是独立或一体化的手持单元，该单元可以被限定为具有在该独立结构内包括 的、连接到该独立结构的或集成在该独立结构内的各个元件的独立结构。例如，在一个实施例中，图1的手持设备10可以将热电偶元件17、电子装置22、电 源24、触发器16以及温度指示器集成到独立的手持设备或机壳中。该集成极 大的方便了在确定物体的表面温度时手持设备10的使用并能够单手或不用手 操作手持设备IO。另外，在其它实施例中，手持设备可以将例如通信开关30、 通信端口 32以及纟企索开关34等其它元件集成到独立手持设备或机壳12中。
图2说明手持设备36的第二实施例。与第一实施例相同，全部的元件可 以被包括在独立手持底架或机壳38内，这使得单手或不用手操作手持设备36 更加容易。机壳38是探针或笔形的，并进一步包括配置以使手持设备36被安 装到用户、衣服或二者的结合的用户支架40。在本实施例中，用户支架40是 使用户能够将手持设备固定到衬衣口袋的袋夹。然而，用户支架40不限于袋 夹，并且手持设备可以包括用于将设备固定到用户的另外的条目或特征。例如， 手持设备可以包括使手持设备能够可移动地固定到手套上的特征。通过另外的 示例，用户支架40可以包^"挂钩和钩环扣(例如，Velcro (维可牢尼龙4荅扣))、 吊带、弹簧夹、按钮、带夹或它们的结合。此外，热电偶元件17、电子装置 22、电源24、触发器16以及温度指示器28等全部的元件被布置在独立的底 架或才几壳中。机壳还可以包括通信端口 32、电源插座26、通信开关30、以及 检索开关34。另外，如上所述，手持设备不限于图2所示的实施例。
图3说明手持设备42的第三实施例。与最初的两个实施例相同，某些或 全部的元件可以被包括在独立手持底架或机壳43内，从而使得单手或不用手 操作设备更加容易。机壳43是弧形的，并进一步包括表面支架44。在该实施 例中，表面支架包括》兹性元件，该元件用于将单元42连接到-兹透物体。然而， 表面支架44不限于^t性元件，并且手持设备42可以包括用于可移动地将手持 设备固定到物体的另外的项目或特征。例如，手持设备42可以包括机械连接 件，该连接件使用户能够将手持设备42夹到物体上。此外，手持设备不限于 仅测量金属性物体的表面温度，并且可用于测量任何类型的物体的表面温度。 另外，对于考虑的实施例中的一个实施例，热电偶元件17、电子装置22、电 源24、温度指示器28以及触发器16被布置在独立底架或机壳中。另外，其 它实施例可以包括也设置在独立机壳中的通信端口 32、电源插座26、通信开 关30、以及检索开关34。此外，如上所述，手持设备不限于图3所示的实施例。
图4说明远程单元46,可以与手持设备(例如，10、 36和42)的任意的 考虑的实施例共同使用该单元。远程单元46包括控制箱48，该控制箱可以包 括关于手持设备本身说明的元件。这些元件包括电子装置22、电源24、温度 指示器28、通信端口32、触发器16、电源插座26、通信开关30以及检索开 关34。另外，远程单元46包括用于经由接口端口 50与手持设备10、 36、 42 通信的通信电路。接口端口 50可以包括导体插座或插头，该导体插座或插头 使得远程单元46能够经由电导体51连接到手持设备42。此外，通信电路可 以包括无线接口 52 (例如，无线收发器)，该接口使得远程单元能够经由无线 传输连接到手持设备42。最后，远程单元46可以包括热电偶选择器54,该选 择器使远程单元46能够与多个不同类型的热电偶连接。
如所说明的，远程单元46能够经由多个温度指示器28收集并显示物体的 多个温度测量。因此，多个手持设备(例如，42)可以围绕物体而分布以提供 空间的表面温度的更准确的表示。这对于迅速地传达物体的温度分布是有用 的。另外，这样能够远程监控(即，管理员或控制系统)表面温度。控制系统 可以基于从手持设备42读取的多个温度来计算平均温度、最高温度、最低温 度或它们的结合。作为结果，系统可以提供闭环操作的实时控制。可选择地， 控制系统可以基于多个温度读取来向操作员或管理员显示推荐的动作。
图5是功能性的说明手持设备的元件和这些元件的各个接口的框图。如所 说明地，热电偶元件17被连接到电子装置22和电源24。电子装置22包括信 号放大器56、模-数转换器58、控制器60、存储器62以及温度指示器28。另 外，特定实施例还可以包括通信电路70。控制器60可以描述为插孔或主节点， 在插孔或主结点上所有的单个元件互相连接。该类型的控制器的示例性实施例 是由位于亚利桑那州钱德勒的Microchip制造的，并可以通过型号16F877来 识别。然而，其它类型的控制器也可以用于手持设备中。下面将进一步详细说 明其它的各个元件中的每一个元件。
存储器62被连接到控制器60，并被配置以存储所获取的温度数据63、温 度界限64、温度分布65和/或其它相关数据。该类型的存储器的示例性实施例 是由位于加利福尼亚洲圣何塞的Atmel制造的，并可以通过型号AT24C1024来识别。然而，其它类型的存储器也可以用于手持设备中。所获取的温度数据
63包括由手持设备获取的数据，并且可以指示物体的温度。控制器60可以被 配置具有内部时钟或被连接到时间记录芯片71以将获取的温度数据63打上时 间戳从而加强和外部事件的数据关联。该类型的时间记录芯片的示例性实施例 是由位于加利福尼亚洲桑尼维尔的Maxim Integrated Products制造的，并可以 通过型号DS1302来识别。然而，其它类型的内部时钟也可以用于手持设备中。 温度界限64可以包括对于任意特定的操作或应用由用户指定的温度上限、温 度下限和/或一个或多个目标温度。温度分布65可以包括进一步包括相应于目 标时间的多个目标温度的目标温度与时间分布。最后，其它相关数据可以包括 和温度测量或系统相关的任务号、检查员号码、控制信号行程等级或任意其它 信息。
信号放大器56被连接到控制器60。信号放大器56可以包括具有冷端补 偿的热电偶信号放大集成电路。该特定放大器的示例性实施例是由位于马萨诸 塞州诺伍德的Analog Devices制造的，并可以通过型号AD594/AD595来识別。 然而，其它类型的放大器也可以用于手持设备中。
温度指示器28被连接到控制器60并可以包括例如LED或LCD等视觉温 度指示器66和/或听觉温度指示器68。这些指示器向用户、技术员或管理员提 供实时的温度测量。对于手持设备IO, 36， 42要求准确性确定的时间迟延实 时可以被描述为无时间迟延或较小的时间迟延，例如小于2、 1、 0.5或0.1秒。 此外，响应时间的其^也示例小于10、 9、 8、 7、 6、 5、 4或3秒。然而，应该 注意本发明的优选实施例能够在小于2秒内迅速并准确地响应，然而响应时间 上的增加也在本发明的范围之内。
手持设备还可以被配置以在重置的时间(部分地由将要测量的表面的热稳 定性决定)内获取多个温度测量。例如， 一旦检测到稳定的表面温度， 一个考 虑的实施例能够使用户在不长于15秒的时间段中获取连续的测量。稳定的测 量可以被定义为在2秒时间间隔内没有改变+/-2华氏度的测量，或是已经达到 最大温度并且现在正在开始减小的测量。然而，本发明的实施例功能上不限于 所揭示的特定的稳定性标准，而是可以以不同的稳定性标准来设计。另外，在 稳定的测量被获取之前由可以用户决定通过激活触发器进行连续的测量。如所论述的，本实施例包括在连续的测量之间的15秒的时间迟延。大多
数的15秒的时间迟延(有可能12秒或多于15秒)是由于设备用预定的时间 (例如，12秒)来显示最近的测量以使用户能够观察和/或记录测量。重要的 是要注意，该15秒迟延时间不是由手持设备的温度响应而是由所希望的功能 性来驱动的。另外，手持设备可以被配置以当设备获取测量或当用户经由使用 触发器16请求测量时通过连续地显示设备的测量使用户能够以不间断的方式 观察温度测量。在该类型实施例中，可以在小于2秒或上述任意的时间增量来 更新和显示测量。
最后，控制器60可以被连接到通信电路70,该通信电路能够使手持设备 经由通信端口 32与外部设备连接。通信端口 32可以包括无线电路或有线端口 来访问控制器60和存储器62。无线电路可以包括无线射频(RF)收发器、红 外线收发器或其它适当的无线通信电路。通信电路70被配置以使手持设备和 远程单元之间的温度数据、操作参数、控制信号以及其它信息的交换更加容易。 因此，通信电路70能够与存储器62进行各种数据的上载和/或下载。
概括地参考图6，该图描述示例性金属焊条惰性气体电弧焊接系统72,并 说明手持设备的多个可能的应用中的一个应用。焊接系统72包括具有焊丝进 给套件76的焊接底架74。焊丝进给套件76被配置以自动地将电极焊丝78从 焊丝圈进给并通过电焊电缆82至焊枪84。在所说明的实施例中，电极焊丝78 具有一般的管形和金属成分。焊剂也可以被布置在管形金属电极焊丝78内。 电极焊丝78从焊接触点和喷嘴套件86通过并向外伸出，在焊接操作过程中当 电弧形成时电极焊丝的外围端口或末端与物体或加工件熔合。在某些实施例 中，焊丝进给套件76可以和焊接底架74分离，例如，孤立的焊丝进给套件。
按照以下方式布置焊接电路。电源单元90被连接到焊丝进给套件76,电 源单元90被进一步连接到布置在电焊电缆82内的导体。这些导体适于将电流 或电源从焊接系统72的电源单元90传送到焊枪84。焊枪84依此将电流或电 源传送到套件86的接触件。通过地线夹92和接地线94加工件88被电连接 到电源单元90的一个接线端。从而，当接近于加工件88或与加工件88接触 来放置焊枪的电极焊丝78并且焊枪84在焊丝78和加工件88之间产生电弧时， 完成加工件88和电源单元90之间的电路。通过电弧流入加工件88的电流产生的热量使加工件在电弧附近熔化，也熔化了电极焊丝78。因此，电弧主要 熔化了加工件88的一部分和电极焊丝78的末端部分，从而引起来自加工件和 电极焊丝二者的材料的焊接。
在所说明的实施例中，存储在气缸98中的惰性保护气体96可以用于防止 熔融焊接溶潭不纯。例如，气缸98将气体96送到焊丝进给套件76。通过电 焊电缆82随同电极焊丝78 —起，将气体送到焊枪100的壳颈。惰性保护气体 96通常防止杂质进入焊接溶潭以及降低焊接的完整性。然而，例如电极焊丝 78上的焊剂等其它保护技术可以被用于焊接系统72的特定实施例中。
如上所述，加工件88可以被预热以提高焊缝101的质量并总体上使焊接 操作更容易。所说明的实施例能够通过将焊接设备(例如，10、 36、 42)与加 工件接触使用户实时地、迅速并准确地确定加工件88的温度。此外，在闭环 系统中通过使用焊接设备10、 36、 42作为反馈传感器以基于加工件温度控制 各种焊接参数或其它的相关参数(例如，指示灯、风扇、电机等)，可以提高 焊接操作。如图6所说明的，控制装置102和通信接口 104可以被连接到电源 90、焊丝进给套件76和惰性气体96供给装置。通信接口 104可以被配置以直 接与手持设备IO、 36、 42通信，或者接口 104可以;故配置以经由远程单元46 与手持设备通信。控制装置102可以基于加工件温度调整焊接参数(例如，提 供给加工件的电源、电极焊丝进给速度、气流速度等)。此外，工作站108可 以在闭环系统中被执行并且被用于例如通过焊接管理员远程监控焊接操作。工 作站108可以纟皮配置以通过通信接口 IIO与手持设备IO、 36、 42和/或远程单 元46连接。工作站108可以是台式电脑、笔记本电脑或甚至更小的便携式装 置。
图7是说明使用手持设备10、 36、 42的实施例的一种方法的流程图。通 过用户激活位于手持设备上的重置或触发器16来开始该处理(框112)。在触 发器被激活之前，手持设备被关闭电源或处于低负载状态以节省电能。 一旦被 激活，手持设备获取并指示温度测量(框114)。手持设备将实时地获取该测 量(即，小于2秒或更短的时间间隔)并可以经由上述温度指示器(例如，视 觉指示器、听觉指示器或它们的结合)指示该测量。另外，控制器60可以配 置具有与存储器62分离的内部存储器，该内部存储器可以临时存储该测量(框115)从而当测量已经达到稳定值时执行确定。
一旦测量已经达到稳定值(框116 ),手持设备在预定时间段显示测量(框 118 )。稳定测量的标准根据应用可以被改变并且通常通过达到某一点的测量来 确定，在该点上测量在2秒时间间隔内没有改变+/-2华氏度或已经达到最大温 度。而且，用于显示测量的预定时间段可以被调整并将取决于应用。换句话说， 预定时间段没有功能上的限制，而是在处理之前通过用户喜好显示测量的时间 来确定。如上所述，该时间将通常是在15秒的范围内，但是可以根据应用将 其改变到更短或更长的时间间隔。另外，手持设备可以配置节电模式，该模式 通过使控制器和其它装置处于低负载状态来节省电能。例如，控制器可以被安 排以转换到睡眠模式，该模式维持某个最小的功能性而不完全禁止手持设备。 这能够使手持设备当受到触发时迅速地转回正常操作模式。因此，在手持设备 显示测量之后(框118),然后控制器确定其是否处于节电模式(框120)，如 果是，则控制器关闭温度指示器的电源并将自身设置为睡眠模式(框122)直 到重置或触发器被进一步激活(框112)。还应该注意，该设备可以从节电模 式出来，能够使设备提供连续的温度测量。当存在连续的电源时该特征是有用 的，例如当电源插座26用于连接远程电源时。
图8是说明使用手持设备10、 36、 42的实施例的第二种方法的流程图。 与第一方法相同，该设备处于节电模式直到用户通过激活手持设备的触发器 16来开始处理(框124)。然而，与第一方法不同，在该方法中手持设备配置 计算机模式(框126)。如上所述，计算机模式能够使用户向手持设备的存储 器62上载或从该存储器62下载数据(框128)。通过通信开关30可以启用或 禁止计算机模式。除了温度信息，数据可以包括任务码、检查员号码、控制信 号行程等级、目标温度、最大温度、最小温度、温度与时间分布或它们的结合 等等。
一旦下载/上载完成，手持设备可以从计算机模式转换并可以开始获取/指 示温度测量(框130)。与以前相同，手持设备将实时(即，小于2秒或更短 的时间间隔)获取测量并可以经由上述的任意温度指示器(例如，视觉指示器、 听觉指示器或它们的结合)指示测量。另外，控制器60可以配置具有内部存 储器，该内部存储器可以临时存储该测量(框132)从而当测量已经达到稳定值时执行确定。手持设备等待测量稳定(框134)并然后在预定的时间段显示
测量(框136)。稳定测量的标准根据应用可以被改变，并且通常通过达到某 一点的测量来确定该标准，在该点上测量在2秒时间间隔内没有改变+/-2华氏 度或已经达到最大温度。而且，用于显示测量的预定时间段可以被调整并将取 决于应用。如上所述，该时间将通常是在15秒的范围内，但是可以根据应用 将其改变到更短或更长的时间间隔。可选择地，如将参考图9更具体的说明的， 手持设备可以然后将温度测量或信号发送到外部设备，该外部设备可以将该信 息用于闭环控制处理(框131)。可以经由在手持设备的独立底架内包括的通 信电路70和通信端口 32来发送该数据。
一旦测量已经稳定并显示，如果用户想在存储器62中存储测量，即对于 控制器是外部的但对于手持设备是内部的存储器，则手持设备将获取测量(框 137)。如果用户决定应该存储数据，然后手持设备可以经由时间记录芯片71 对数据打上时间戳，并在存储器62中存储温度测量(框138)。与第一方法相 同，手持设备可以配置节电模式，该模式通过使控制器和其它装置处于低负载 状态来节省电能。因此，在设备确定是否存储数据之后(框137、 138),控制 器确定是否其处于节电模式(框139)。如果控制器处于节电模式，则控制关 闭温度指示器的电源并使自身处于睡眠模式(框140)直到触发器被进一步激 活(框124)。并且，与前述相同，该设备可以从节电模式出来，能够使设备 连续地获取、指示并存储温度测量。对这些方法中的任一方法，手持设备可以 配置以使用户能够经由激活触发器16手动地开始或停止凝:据获iF又，并且如上 所述，触发器可以用于执行其它功能。
图9是说明在闭环系统中使用手持设备的实施例的第三种方法的流程图。 通过将希望的操作参数和相关数据传送到控制系统来启动处理(框142)。控 制系统的示例性实施例可以包括远程工作站108、连接到焊接系统74的控制 单元102、手持设备10、 36、 42或操作员。操作参数和相关数据可以包括处 理温度界限64或处理温度分布65或其它相关的处理信息。随后，控制系统触 发手持设备以获取温度测量(框144),引起手持设备IO、 36、 42获取温度测 量(框146)。手持设备将实时地(即，小于2秒或更短的时间间隔)获取测 量并可以经由上述温度指示器(例如，视觉指示器、听觉指示器或它们的结合)传达测量(框148)。另外，手持设备可以经由通信电路70和通信端口 32传 送测量。如上所述，通信电路70和通信端口 32可以包括无线电路或有线端口 。 无线电路可以包括无线射频(RF)收发器、红外线收发器或其它适当的无线 通信电路。通信电路70被配置以使手持设备和控制系统或远程单元之间的温 度数据、操作参数、控制信号以及其它信息的交换更加容易。
一旦数据的传送发生，手持设备或控制系统存储数据(框150),然后控 制系统可以按需要来调整操作参数(框152)。然后处理可以以该闭环的方式 进行(框154)直到操作完成。 一旦操作完成，如果没有由控制系统或外部设 备在先存储数据，则可以从手持设备中下载存储的数据(框156)。
虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但是对本领域的技术人员来 说很多修改和变化将发生。因此，将理解所附权利要求意欲包括落入本发明的 实质宗义内的全部的该种^f參改和变化。
权利要求
1.一种用于测量温度的手持设备(10、36、42)，该手持设备包括温度传感器(17)，被配置来测量高达至少200华氏度的表面温度；电子装置(22)，与温度传感器(17)连接；温度指示器(28)，与电子装置(22)连接；以及电源(24)，与电子装置(22)连接；其中，温度传感器(17)、电子装置(22)、温度指示器(28)以及电源(24)被全部布置在手持设备(10、36、42)的独立的底架(12、14、38、43)中。
2. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42 )，其中，温度传感器(17 ) 是暴露的并被配置来与表面直接接触。
3. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42),其中，温度传感器(17) 和电子装置(22)被配置来在小于5秒的响应时间内测量表面温度。
4. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，温度传感器(17) 和电子装置(22)被配置来在连续的测量之前获取具有小于15秒的重置时间 的多个温度测量。
5. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，独立的底架包 括枪形机壳(12、 14)。
6. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，独立的底架包 括探针或笔形机壳(38)。
7. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，独立的底架包 括弧形机壳(43)。
8. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42),其中，独立的手持单 元包括用户支架(40)、或表面支架(44)或该二者的结合。
9. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，温度传感器(17) 包括热电偶。
10. 根据权利要求9所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，热电偶包括J 型热电偶或K型热电偶。
11. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，温度传感器(17)被配置来测量高达至少400华氏度的表面温度。
12. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，温度传感器 (17)被配置来测量高达至少600华氏度的表面温度。
13. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，温度指示器 (28)包括听觉温度指示器(68)、视觉温度指示器(66)、振动指示器或这些指示器的结合。
14. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，电子装置(22) 包括内部时钟(71 )，内部时钟(71 )被配置来将从温度传感器(17)获取的 温度数据(63、 64、 65)打上时间戳。
15. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42),其中，电子装置(22) 包括存储器(62 )，存储器(62 )被配置来存储包括表示表面温度的数据(63 ) 的数据(63、 64、 65)。
16. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，电子装置(22) 包括通信电路(70 ),通信电路(70 )被配置来相对于外部设备(108 )上载数 据(63、 64、 65)、下载数据(63、 64、 65)或该二者的结合。
17. 根据权利要求16所述的手持设备(10、 36、 42),其中，通信电路(70) 包括无线通信电路。
18. 根据权利要求16所述的手持设备(]0、36、42)，还包括通信开关(30)， 通信开关(30 )被配置来开始或停止手持设备(10、 36、 42 )和外部设备(108 ) 之间的数据传送。
19. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，还包括触发器(16), 触发器(16)被配置来经由温度传感器(17)和电子装置(22)来开始或停止 数据获取。
20. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42),还包括检索开关(34)， 检索开关(34)被配置来访问由温度传感器(17)和电子装置(22)获取的数 据集合(63)中的数据点。
21. 根据权利要求I所述的手持设备(IO、 36、 42),其中，电子装置(22) 包括控制器(60)、模-数转换器(58)以及信号放大器(56)。
22. 根据权利要求21所述的手持设备U0、 36、 42),其中，电子装置(22)进一步包括通信电路(70)、时间记录芯片(71)以及存储器(62)。
23. 根据权利要求1所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，电子装置(22) 包括节电模式(120、 139)。
24. —种用于测量温度的手持设备(10、 36、 42),该手持设备包括 暴露的热电偶元件(17)，被配置来与将要测量的表面直接接触； 电子装置(22)，与暴露的热电偶元件(17)连接；以及电源(24)，被配置来向手持设备(10、 36、 42)提供电能； 其中，使暴露的热电偶元件(17)、电子装置(22)以及电源(24)集成 在手持设备(10、 36、 42)的独立的底架(12、 14、 38、 43 )中。
25. 根据权利要求24所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，暴露的热电 偶元件(17)被配置来测量指示高达至少200华氏度的温度的数据。
26. 根据权利要求24所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，暴露的热电 偶元件(17)、电子装置(22)以及温度指示器(28)被配置以在小于5秒的 响应时间内指示温度。
27. 根据权利要求24所述的手持设备(10、 36、 42),其中，暴露的热电 偶元件(17)、电子装置(22)以及温度指示器(28)被配置来在小于2秒的 响应时间内指示温度。
28. 根据权利要求24所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，电子装置(22) 包括通信电路(70)，通信电路(70)被配置来在手持设备(10、 36、 42)和 远程设备(46、 108)之间交换数据(63、 64、 65)。
29. 根据权利要求28所述的手持设备(10、 36、 42 ),其中，通信电路(70 ) 包括无线通信电路。
30. 根据权利要求24所述的手持设备(10、 36、 42),其中，电子装置(22) 包括存储器(62)，存储器(62)被配置来存储温度数据(63、 64、 65)。
31. 根据权利要求30所述的手持设备(10、 36、 42 )，其中，温度数据(63、 64、 65)包括目标温度、最大温度、最小温度、温度与时间分布或这些数据的 结合。
32. —种用于测量温度的手持设备(10、 36、 42)，该手持设备包括 温度传感器(17、 22、 24),被配置来实时提供指示温度的数据(63、 64、65);无线通信电路(70 ),被配置来无线地向外部目的地(46， 108 )传送数据 (63、 64、 65)。
33. 根据权利要求32所述的手持设备(10、 36、 42)，还包括温度指示器 (28)，温度指示器(28)被配置来实时输出温度的指示。
34. —种用于测量温度的手持设备(10、 36、 42),该手持设备包括 温度传感器(17、 22、 24);温度指示器(28),与温度传感器(17、 22、 24)连接；通信电路(70)，被配置来上载数据(63、 64、 65)、下载数据(63、 64、65)或该二者的结合；其中，温度传感器(17、 22、 24)、温度指示器(28)以及通信电路(70)被全部布置在手持设备(10、 36、 42)的独立的底架(12、 14、 38、 43)中。
35. 根据权利要求34所述的手持设备(10、 36、 42),其中，数据(63、 64、 65)包括温度上限、温度下限、 一个或多个温度目标和/或这些数据的结 合。
36. 根据权利要求34所述的手持设备(10、 36、 42)，其中，数据(63、 64、 65)包括具有多个温度和相应的时间的目标温度与时间分布。
全文摘要
一种手持设备(10、36、42)，在特定实施例中，该设备被配置以检测和指示物体的表面温度。手持设备(10、36、42)可以包括在独立的手持底架或机壳(12、14、38、43)中的温度传感器(17)、电子装置(22)以及电源(24)。另外，手持设备(10、36、42)可以包括配置以实时输出温度的指示的温度指示器(28)。手持设备(10、36、42)还可以包括用于存储数据(63、64、65)的存储器(62)和用于向远程单元或工作站(46、48)传送或从远程单元或工作站(46、48)接收数据(63、64、65)的通信电路(70)。
文档编号G01K7/02GK101292138SQ200680038528
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月19日
发明者约瑟夫·E·法班, 香农·雷丁 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司