一种弧形表面温度计校准装置及校准方法与流程

本发明涉及表面温度计校准技术领域，尤其涉及一种弧形表面温度计校准装置及校准方法。

背景技术：

表面温度计是用于测量固体表面温度的仪器，由温度传感器和数字式温度指示仪表组成。其测量原理是将表面温度计温度传感器的感温元件紧密压在被测物体的表面上，由指示仪表显示出被测物体的表面温度。感温元件为表面热电偶，指示仪表一般具有热电偶参考端温度自动补偿功能。

现有对表面温度计进行校准的装置，由于其热板为水平热板，通常只适用于水平接触式表面温度计的校准。而目前，根据测量对象形状的不同，制造厂商生产出了具有不同形状温度传感器的表面温度计，尤其是随着弧形传感器种类的增多，普通针对水平接触式表面温度计的校准装置不再适用于弧形表面温度计的校准。采用现有的针对水平表面温度计的校准装置校准弧形表面温度计时存在由于贴合度差导致的校准效果不理想、效率低并且耗时长的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种结构简单、校准效率高且效果好的弧形表面温度计校准装置及校准方法。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种弧形表面温度计校准装置，包括温度控制显示单元、弧形表面校准单元和标准温度传感器，其中，

所述弧形表面校准单元包括加热模块和弧形表面校准模块，所述加热模块用于加热所述弧形表面校准模块，且所述加热模块与所述温度控制显示单元连接，

所述标准温度传感器设置在所述弧形表面校准模块上，用于检测所述弧形表面校准模块的温度并输出温度信号至所述温度控制显示单元，

所述弧形表面校准模块具有第一弧度，所述第一弧度使得待校准的弧形表面温度计能够贴合在所述弧形表面校准模块上。

进一步地，所述标准温度传感器为精密铂电阻温度计。

进一步地，所述精密铂电阻温度计的直径为3.2mm，等级为classaa级。

进一步地，所述弧形表面校准模块包括基座以及形成在所述基座上的弧形部，所述基座用于固定在所述加热模块上，所述弧形部具有第一弧度。

进一步地，所述加热模块上设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有导热板，所述基座固定在所述导热板上。

进一步地，所述弧形部上设有沿其轴向延伸的通孔，所述标准温度传感器设置在所述通孔内，且所述通孔的孔径与所述标准温度传感器的直径相同。

优选的，所述第一弧度的弧度值范围为0.1～3rad。

进一步地，所述温度控制显示单元包括温度控制模块和温度显示模块，且所述温度控制模块与所述温度显示模块均与所述标准温度传感器连接通信。

进一步地，所述温度控制模块采用pid控制。

本发明的第二方面提供一种弧形表面温度计的校准方法，该方法利用上述第一方面所提供的任意一种弧形表面温度计校准方法，所述方法包括以下步骤：

1)所述标准温度传感器检测所述弧形表面校准模块的温度，并将所述温度信号输出至所述温度控制显示单元；

2)所述温度控制显示单元判断所述温度是否稳定在校准温度点，若是，则执行步骤3)，否则，转到步骤4)；

3)将待校准的弧形表面温度计紧密的贴合在所述弧形表面校准模块上，进行温度校准；

4)所述温度控制显示单元根据接收的温度信号输出温度调节信号至加热模块，所述加热模块接收所述温度调节信号并执行改变加热功率，直至所述温度稳定在校准温度点，然后执行上述步骤3)。

本发明的一种弧形表面温度计校准装置及校准方法，具有如下有益效果：

本发明的弧形表面校准模块具有第一弧度，该第一弧度使得待校准的弧形表面温度计能够贴合在所述弧形表面校准模块上，相对于现有技术中的水平表面温度计校准装置，本发明能够使得待校准的弧形表面温度计更紧密的贴合在校准模块上，从而保证了校准效果以及校准效率。

本发明的弧形表面校准模块和导热板均采用了导热性能良好的紫铜合金材料或铝制合金材料或者二者的组合，从而使的弧形表面校准模块的表面温度值与精密铂电阻温度计测量差值达到最小，保证了测量过程中的均匀性。

本发明的弧形表面温度校准装置可以校准市场上绝大部分的弧形接触式表面温度计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明一实施例提供的弧形表面温度计校准装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的弧形表面校准模块的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的弧形表面温度计校准方法的流程框图；

图中：1-温度控制显示单元，2-弧形表面校准单元，3-标准温度传感器，11-温度控制模块，12-温度显示模块，21-加热模块，22-弧形表面校准模块，221-基座，222-弧形部，222a-通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种结构简单、校准效率高且效果好的弧形表面温度计校准装置，如图1所示，该装置包括温度控制显示单元1、弧形表面校准单元2和标准温度传感器3，其中，所述弧形表面校准单元2包括加热模块21和弧形表面校准模块22，所述加热模块21用于加热所述弧形表面校准模块22，且所述加热模块21与所述温度控制显示单元1连接，该加热模块21能够根据温度控制显示单元1的指示工作，从而对弧形表面校准模块22进行加热。

所述标准温度传感器3设置在所述弧形表面校准模块22上，用于检测所述弧形表面校准模块22的温度并输出温度信号至所述温度控制显示单元1。在一个实施方式中，该标准温度传感器3为精密铂电阻温度计，该精密铂电阻温度计可以为直径为3.2mm，等级为classaa级铂电阻。

在一个实施方式中，所述弧形表面校准模块22包括基座221以及形成在所述基座221上的弧形部222，所述基座221用于固定在所述加热模块21上，所述弧形部具有第一弧度。需要说明的是，本实施例中弧形部222与基座221为一体成型结构。所述加热模块21上设有第一凹槽(图中未画出)，所述第一凹槽内设有导热板，所述基座221固定在所述导热板上。

所述弧形部222上设有沿其轴向延伸的通孔222a，所述标准温度传感器3设置在所述通孔222a内，且所述通孔222a的孔径与所述标准温度传感器3的直径相同。

所述弧形表面校准模块22具有第一弧度，所述第一弧度使得待校准的弧形表面温度计能够贴合在所述弧形表面校准模块22上。

在一个实施方式中，所述第一弧度的弧度值范围为0.1～3rad，优选的，该第一弧度的弧度值对应直径为30mm、100mm或300mm的圆弧所对应的弧形，如图2中所示的弧形表面校准模块的结构示意图，其中，图2(a)的弧度值对直径为30mm的圆弧所对应的弧形，图2(b)的弧度值对应直径为100mm的圆弧所对应的弧形，图2(c)的弧度值对应直径为300mm的圆弧所对应的弧形。

为了使得弧形部222的表面温度值与精密铂电阻温度计的测量差值达到最小，保证测量过程中的均匀性，在一个实施方式中，弧形表面校准模块22和导热板均采用导热性能良好的紫铜合金材料或铝制合金材料制作，当然，可以理解的，也可以是紫铜合金材料和铝制合金材料的组合材料。

在一个实施方式中，所述温度控制显示单元1包括温度控制模块11和温度显示模块12，且所述温度控制模块11与所述温度显示模块12均与所述标准温度传感器3连接通信，如可以采用三线或四线制将标准温度传感器3与温度控制模块11和温度显示模块12连接。由于标准温度传感器3设置在弧形表面校准模块22上，因此能够很好的检测弧形部222的温度，并将其检测的温度值信号分别输出给温度控制模块11和温度显示模块12，温度控制模块11接收温度值信号后可以进一步判断目前的温度与校准温度点是否一致并稳定在校准温度点，温度显示模块12接收到温度值信号后，可以将当前的弧形表面校准模块22的表面温度进行显示。当然，可以理解的，温度控制模块11和温度显示模块12可以分开设置，也可以集成在一台装置中，本发明对此不作限制。

为了保证弧形表面校准模块22表面温度的稳定性，在一个实施方式中，所述温度控制模块11采用pid控制，所述温度显示模块12使用0～400ω、准确度等级为0.02级以上的电测仪表。

具体的，当采集的被测温度偏离所希望的设定值时，pid控制将根据测量信号与设定值的偏差进行比例(p)、积分(i)、微分(d)运算，从而输出某个适当的控制信号给执行机构，促使测量值恢复到给定值，达到自动控制的效果。其中，比例运算(p)是指输出控制量与偏差的比例关系，比例系数p的设定值越大，控制的灵敏度越低，设定值越小，控制的灵敏度越高；积分(i)运算是为了消除偏差，只要偏差存在，积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动，积分时间是表示积分作用强度的单位，设定的积分时间越短，积分作用越强；微分(d)运算则是为了消除因比例运算和积分运算对控制结果的修正动作响应较慢的缺陷，微分运算根据偏差产生的速度对输出量进行修正，从而使得过程控制尽快恢复到原来的控制状态，微分时间是表示微分作用强度的单位，仪表设定的微分时间越长，则微分作用进行的修正越强。

本发明的温度控制模块11的pid控制规律为：

其传递函数为：

其中，kp为比例系数，ti为积分时间常数，td为微分时间常数。

由于本发明的弧形表面校准模块具有第一弧度，该第一弧度使得待校准的弧形表面温度计能够贴合在所述弧形表面校准模块上，相对于现有技术中的水平表面温度计校准装置，本发明能够使得待校准的弧形表面温度计更紧密的贴合在校准模块上，从而保证了校准效果以及校准效率。此外，本发明的弧形表面校准模块和导热板均采用了导热性能良好的紫铜合金材料或铝制合金材料或者二者的组合材料，从而使的弧形表面校准模块的表面温度值与精密铂电阻温度计测量差值达到最小，保证了测量过程中的均匀性。本发明的弧形表面温度校准装置可以校准市场上绝大部分的弧形接触式表面温度计。

实施例2

本实施例提供一种弧形表面温度计校准方法，该方法利用了上述实施例1中的任意一种弧形表面温度校准装置，具体的，如图3所示的弧形表面温度计校准方法的流程框图，该方法包括以下步骤：

1)所述标准温度传感器检测所述弧形表面校准模块的温度，并将所述温度信号输出至所述温度控制显示单元；

2)所述温度控制显示单元判断所述温度是否稳定在校准温度点，若是，则执行步骤3)，否则，转到步骤4)；

3)将待校准的弧形表面温度计紧密的贴合在所述弧形表面校准模块上，进行温度校准；

4)所述温度控制显示单元根据接收的温度信号输出温度调节信号至加热模块，所述加热模块接收所述温度调节信号并执行改变加热功率，直至所述温度稳定在校准温度点，然后执行上述步骤3)。

具体的，将标准温度传感器3插入弧形表面校准模块22的通孔222a中；利用温度控制显示单元1的温度控制模块11设定校准温度点t如为100℃；弧形表面校准单元2的加热模块21根据温度控制模块11设定的校准温度点t如为100℃加热弧形表面校准模块22，精密铂电阻温度计检测当前的弧形部222的表面温度，并将该表面温度信号输出给温度控制模块11和温度显示模块12；

温度控制模块11根据设定的校准温度点t判断当前检测的表面温度是否与校准温度点存在偏差，若存在偏差，则将输出调节温度信号至加热模块21，加热模块21根据接收的调节温度信号加大加热功率或减小加热功率或停止加热，从而使得弧形部222的表面温度稳定在校准温度点；同时温度显示模块12对精密铂电阻输出的温度进行显示。

当弧形部222的表面温度值稳定在校准温度点时如弧形部222的表面温度稳定在100℃时，即可以将待校准的弧形表面温度计紧密的贴合在所述弧形表面校准模块22上，进行温度校准，同一校准温度点的校准次数不小于5次。

根据en值的大小来判定校准结果，

其中，xr表示参考值，xl表示核查值，ur表示参考值xr的扩展不确定度，ul表示核查值xl的扩展不确定度。

若根据上述计算出的en≤1，则待校准的弧形表面温度计满足要求；若en≥1则待校准的弧形表面温度计不满足要求。

本发明的一种弧形表面温度计校准装置及校准方法，具有如下有益效果：

本发明的弧形表面校准模块具有第一弧度，该第一弧度使得待校准的弧形表面温度计能够贴合在所述弧形表面校准模块上，相对于现有技术中的水平表面温度计校准装置，本发明能够使得待校准的弧形表面温度计更紧密的贴合在校准模块上，从而保证了校准效果以及校准效率。

本发明的弧形表面校准模块和导热板均采用了导热性能良好的紫铜合金材料或铝制合金材料或者二者的组合，从而使的弧形表面校准模块的表面温度值与精密铂电阻温度计测量差值达到最小，保证了测量过程中的均匀性。

本发明的弧形表面温度校准装置可以校准市场上绝大部分的弧形接触式表面温度计。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。