专利名称：一种多点平均温度测量方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度测量方法与装置，尤其涉及一种多点平均温度测量方法和装置，大幅降低电路接线的复杂度、大幅降低感测信号放大的电路成本。
背景技术：
温度控制在工业产品的设计及居家环境上，常是一个重要的考量因素，例如LED 日光灯板的温度、LED路灯灯罩内部的温度、电池包内各电池的温度、电子系统中提供功率组件散热的散热片温度、居家地暖(一种在地板下铺设导电材料，以便在极冰冷的气温时， 以电能加温，使地板不会太过冰冷的装置)或房间的温度等。而要进行温度的控制，首先即必须利用热感组件将欲测点的温度信息取得。此温度信息的输出形式，则因热感组件而异，例如采用热电耦(Thermocouple)时，其输出为一微小的电压(其大小因温度而改变);而若采用热电阻或热敏电阻(Thermistor)时，其输出则为电阻率的变化(其阻值因温度而改变)。这些输出都必须以电子电路加以放大或处理转换成为控制信号后，才能用以驱动控制温度的电路，达成自动温度控制的目的。而对如上述这些例子中的温度量测来说，实际上不宜仅取一点作决定，而是必须取多点的平均值，才能达到最好的效果。例如一个以单节为 3V/1. 25AH，以16串，16并的方式组成的48V/20AH的锂铁电池包，则共有256颗电池，若以每4颗相邻的电池共享一个热感组件计算，则共有64个感测点。又如一个长宽均为3.6m 的电子地暖，若以每30cm安置一个热感组件计算，则共有121个感测点。而每个热感组件均有两条接线，及必须使用一个信号放大器来处理，因此配线复杂，在以上两个例子中分别要使用1 条及242条信号接线、分别要使用64个及121个信号放大器，导致成本非常高。 因此，设计一个以简单的方式即可直接量得多点的平均温度的方法，在如上述领域的应用上，非常具有实用和经济价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多点平均温度测量方法，其特征在于， 包括
步骤1，将N个热感组件均勻设置在需要检测平均温度的被测区域内的N个测量点上， 所述N个热感组件的型号、参数、性能完全一致，N为大于等于16的正整数； 步骤2，将N个热感组件以串联方式内接在一起； 步骤3，测量串联内接的N个热感组件的总的电信号输出；
步骤4，对所述总的电信号输出进行平均，计算得到对应于单个热感组件的平均电信号输出，通过所述热感组件的电学性能和参数计算得到所述平均电信号输出所对应的温度值，从而得到被测区域内N个测量点的平均温度。在上述技术方案中，所述热感组件选择为热电偶、热电阻、热敏电阻其中之一。在上述技术方案中，当热感组件选择为热电偶时，所述步骤2中的串联方式为依据热电偶引脚的正负极性依次串联。
在上述技术方案中，所述步骤1中的N个热感组件在N个测量点上的均勻设置方式采用口字形、回字形、S字形、W字形、Z字形中的一种或多种方式。在上述技术方案中，所测量的温度范围处于热感组件的线性测量区域内。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种使温度测量装置，包括N个热感组件、信号检测电路和温度显示装置，其特征在于N个热感组件以串联方式内接在一起后接入信号检测电路，信号检测电路测量相应的电信号后换算出温度值，输出到温度显示装置显不。在上述技术方案中，所述N个热感组件均勻设置于被测对象的温度测量区域内。本发明取得了以下技术效果
简化了温度量测的构架，减少了温度量测所需的器件，从而使得温度量测更加方便、快捷，并能够节约成本。
图1为本发明的电路结构图。图中标记1-热感组件；2-信号检测电路。
具体实施例方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。为方便说明，假设共使用N个热感组件作温度的量测，其第k个(k=l，2，…，N)量测点的热感组件的两个接脚以k(+)及k(_)标示。热感组件为在温度变化的同时，其自身电参数或电性能随之发生变化的传感器件，可以选择为热电偶、热电阻、热敏电阻之一。若热感组件的感测输出为电压(如热电耦)时，则k(+)表示第k个量测点的热感组件上相对为正电压的接脚，k(_)表示第k个量测点的热感组件上相对为负电压的接脚。而若热感组件的感测输出为不具有极性的电阻(如热电阻或热敏电阻)时，则k(+)与k(_)仅为组件两个接脚的标示，没有电压极性的含义。本发明的多点平均温度的量测方法为，利用将所有的N个热感组件串接的方式， 使其产生的总感测输出，亦即各热感组件的感测输出(电压或电阻)的总和，即等效于所有量测点的温度均相等时的总感测输出，因此可利用此种架构作多点平均温度的量测。具体步骤如下
(1)将1(-)以接线引出，该接线即为最后N点温度量测的负极。(2)将 1(+)内接至 2(-),2(+)内接至 3(-),3(+)内接至 4(_)，…，(N-I) (+)内接至N(-)。此处「内接」表示接线系从一个热感组件直接连接至下一个热感组件，无需将此接线引出的意思。(3)将N(+)以接线引出，该接线即为最后N点温度量测的正极。(4)串接后的总感测输出(电压或电阻)，则从N(+)及1(-)引出(共只有两条接线)。现将此种串接的等效效果说明如下假设N个量测点的平均温度为Tav，并将第k点的温度为表示为Tk=Tav+tk，tk为Tk与Tav 之偏差量，k=l,…，N，则平均温度Tav即为
Tav=LT1 +…+TJ/N= [(TaJt1)+…+0^+、)]/炉_1^+(、+...+tN)]/N=Tav+(ν...+tN)/
N0故比较上式等号的两边后，可知、+-+tN=0,即各点温度与平均温度的偏差量的总和为0。假设对热电偶的输出电压或是热电阻的电压分压变化进行测量，且所测量的温度范围处于热感组件的线性测量区域时，则对应于温度Tav的感测输出为Eav=E (Tav)，并将第k 点在温度为Tk时的感测输出表示为&(Tk) =Eav+ek，ek ^ Ek(Tk)与Eav之偏差量，k=l，…，N， 则从N(+)至1(-)的N点总感测输出，不论各点的温度T1，…，Tn与平均温度Tav的偏差实际上是如何分布，恒为
E (N) =E (T1 +··· +TN) =E1 (T1) +··· +En (Tn)
=(Eav+ei) +··· + (Eav+eN) =N*Eav+ (ei+…+eN)(A)
当 T1 =…=Tn =Tav 时，E1 (Tav)=…％ (Tav) =E (Tav) =Eav，则 E (N) =E1 (T1) + …+En (Tn) =E1 (Tav) + …+En (Tav) =Eav+…+Eav=N*Eav(B)
将等式㈧与等式⑶作比较后，可知&+···+%=()，故从等式㈧可得 E (N) =E1 (T1) + …+En(Tn) =N*Eav=N*E (Tav) =E (Tav) +... +E (Tav) =E1 (Tav) +-+ En (Tav)。上式的意义为，将N个热感组件依上述的方式串接后，其总感测输出K(T1)+… +En(Tn)，不论各点的温度T1，…，Tn实际上是如何分布，即等效于此N个量测点的温度均等于平均温度Tav= [ \+···+TJ/N时的总感测输出E1(Tav)+"'+ En(T3v)。依据上述方法构成的电路如图1所示，该电路包括多个热感组件1和信号检测电路2，多个热感组件1以串联方式内接在一起，当热感组件1选择为图1中所示的热电偶时， 则依据热电偶引脚的正(+ )负(_)极性依次串联，当热感组件1选择为热电阻或热敏电阻时 (未示出)，则不用考虑引脚的顺序问题。上述多个热感组件1以口字形、回字形、S形、W形等合适的方式均勻设置于温度测量区域内的各个测量点上，例如前面所述的LED日光灯板、 LED路灯灯罩内部、电池包/电池组内各电池、电子系统中提供功率组件散热的散热片、居家地暖之内，其中每两个热感组件之间的距离为5-30cm。所述多个热感组件1的个数根据实际需要测量的区域大小和测量点的多少来确定，一般应多于8个，典型地为16个、32个、 64个、128个等，且数目越多越能体现本发明的优势。以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整和变通。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多点平均温度测量方法，其特征在于，包括步骤1，将N个热感组件均勻设置在需要检测平均温度的被测区域内的N个测量点上， 所述N个热感组件的型号、参数、性能完全一致，N为大于等于16的正整数；步骤2，将N个热感组件以串联方式内接在一起；步骤3，测量串联内接的N个热感组件的总的电信号输出；步骤4，对所述总的电信号输出进行平均，计算得到对应于单个热感组件的平均电信号输出，通过所述热感组件的电学性能和参数计算得到所述平均电信号输出所对应的温度值，从而得到被测区域内N个测量点的平均温度。
2.根据权利要求1所述的多点平均温度测量方法，其特征在于所述热感组件选择为热电偶、热电阻、热敏电阻其中之一。
3.根据权利要求2所述的多点平均温度测量方法，其特征在于当热感组件选择为热电偶时，所述步骤2中的串联方式为依据热电偶引脚的正负极性依次串联。
4.根据权利要求2-3中任意一项所述的多点平均温度测量方法，其特征在于所述步骤1中的N个热感组件在N个测量点上的均勻设置方式为口字形、回字形、S字形、W字形、 Z字形中的一种或多种方式。
5.根据权利要求4所述的多点平均温度测量方法，其特征在于所测量的温度范围处于所述热感组件的线性测量区域内。
6.一种使用权利要求1-5中任意一项所述的多点平均温度测量方法的温度测量装置， 包括N个热感组件、信号检测电路和温度显示装置，其特征在于N个热感组件以串联方式内接在一起后接入信号检测电路，信号检测电路测量相应的电信号后换算出温度值，输出到温度显示装置显示。
7.根据权利要求6所述的多点平均温度测量方法，其特征在于所述N个热感组件均勻分布于被测对象的温度测量区域内。
全文摘要
本发明涉及一种多点平均温度测量方法，包括步骤1，将N个热感组件均匀设置在需要检测平均温度的被测区域内的N个测量点上，所述N个热感组件的型号、参数、性能完全一致，N为大于等于16的正整数；步骤2，将N个热感组件以串联方式内接在一起；步骤3，测量串联内接的N个热感组件的总的电信号输出；步骤4，对所述总的电信号输出进行平均，计算得到对应于单个热感组件的平均电信号输出，通过所述热感组件的电学性能和参数计算得到所述平均电信号输出所对应的温度值，从而得到被测区域内N个测量点的平均温度。简化了温度量测的构架，减少了温度量测所需的器件，从而使得温度量测更加方便、快捷，并能够节约成本。
文档编号G01K3/06GK102507026SQ20111035180
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者吴永春 申请人:江苏弘润光电科技控股集团有限公司