无线电能传输电、磁、热及温升测试系统、方法、设备

1.本发明属于无线电能测试技术领域，尤其涉及一种无线电能传输电、磁、热及温升测试系统、方法、设备。


背景技术：

2.目前，随着科学技术的不断发展，磁耦合谐振式无线电能传输(wireless power transfer)在2007年被mit首次提出后，迅速引发全球相关研究人员进行深入研究。但是至今对于磁耦合谐振式无线电能传输的能量传输机理仍存在争议，而磁场作为能量传输的媒介，其磁场的大小与空间分布对于磁耦合谐振状态下无线电能传输机理研究具有重要意义。同时其传输空间的热场分布以及线圈温升研究对于wpt系统性能的可靠性研究及传输效率相当重要。
3.目前通常利用磁场仿真对磁场情况进行了解，但仿真与实际情况之间存在各种误差，因此实现对于无线电能传输装置磁场分布情况的测量具有实际意义。现阶段市场上存在的磁场测量仪器种类较多、较为精密的仪器价格高、体积大，测量频率范围较低，对于无线电能传输系统的测量适用性差，且价格昂贵。专门针对磁耦合谐振式wpt系统空间交变磁场测量的研究更少，因此研究开发一套实现wpt系统空间磁场测量的仪器十分必要。
4.磁场在整体上包括自然磁场和人造磁场两类，其中自然磁场又可以被细分为地磁场和生物磁场，随着人们认识和检测技术的发展，对磁场进行了更加细化的分类。按照磁场强度可以分为：超强磁场(大于10t)、中强磁场(10
‑4‑
10t)、弱磁场(10
‑9‑
10
‑
4t)和微弱磁场(小于10
‑
9t)等；以磁场频率作为划分标准，磁场可分为：静磁场、直流磁场、脉冲磁场、交流磁场；其中由稳恒电流激发的为静磁场，而交变磁场即时变磁场，磁场方向与大小不恒定，随时间变化。在时变磁场中，有一种很普遍的时变形式，就是场量随着时间做正弦或者余弦形式的变化，叫做时谐电磁场。不同磁场的效应也有所差别，因此针对不同磁场需要不同的测量方法。
5.根据不同磁场特性需要不同的测量方法，本装置主要研究交变磁场的测量。导电介质放入交变磁场中，通常会产生趋肤效应和涡流效应。根据导电媒质的不同，还会产生一些其他的效应。例如闭合线圈在交变磁场作用下会有电磁感应现象，矩形的半导体在交变磁场中产生霍尔效应，铁磁材料会表现出磁阻效应。这些原理都可以用来测量交变磁场，测量交变磁场的主要方法包括：感应线圈法、霍尔效应法、磁通门法、超导效应法、磁阻效应法等。
6.(1)感应线圈法
7.感应线圈法测量磁场利用线圈作为传感探测器。探测精度最弱可达20ft，且无测量上限。此种测量方法的测量频率为1hz
‑
1mhz，但是其测量磁场极易受环境影响，探测线圈的电阻、感应系数和输出电路等均会影响传感器的频率响应特性。
8.(2)磁通门法
9.磁通门传感器最早是在上世纪三十年代被用来测量地磁场，发展到现在，有了很
多的改进。磁通门传感器可测量磁场强度为10
‑
6～102g的直流或者缓慢变化的交流磁场。其主要是利用高磁导率的软磁材料作磁芯，运用法拉第电磁感应定律和磁芯在交流磁场中的次饱和原理研制的测量磁场的装置。近年来，随着工业信息科学技术发展，一些低损耗、低磁致伸缩、低矫顽力、高导磁率和高饱和磁效应的软磁材料的出现，以及计算机技术的应用，使得磁通门传感器向着集成化小型化方向发展，降低了其价格。主要应用在测量弱磁场方面，三分量磁通门传感器的应用较为广泛，其特点是体积小、稳定性高、安装简单，现已用在舰艇、地磁、磁性检测站、井中和金属探测等中磁场测量的场合。
10.利用磁调制原理进行弱磁场的测量，即在交变磁场饱和激励作用下，处于磁场中的铁芯材料磁芯的磁感应强度与磁场强度具有非线性关系。磁通门法主要包括非谐波选择法和谐波选择法，第一种是考虑测量探头的感应电动势所有频谱而不进行滤波；第二种是只测量偶次谐波，滤除其它谐波。
11.(3)霍尔效应法
12.霍尔效应是将导体安放于待测磁场中，当导体中通过的电流方向与磁场方向垂直时，会在与电流、磁场方向都垂直的面上出现电势差。霍尔效应本质是电子漂移过程中受到了洛伦兹力的作用。由于半导体中存在数量较少的自由电子，电子的漂移速度相对大，导致洛伦兹力较大，因此霍尔电压也较大，所以半导体比导体的霍尔效应明显。
13.随着20世纪60年代半导体器件的兴起，这种方法广泛的运用到了实际的磁场测量中，技术也是比较的成熟。但是霍尔器件容易受到温度的影响，测量范围一般是恒定磁场到1mhz的交变磁场，当频率再高时，霍尔器件的温度也上升，这时可测量的磁场强度大幅减弱。其次，它的噪声水平和灵敏度也有待进一步的提高。
14.(4)磁阻效应法
15.磁阻效应是指金属或半导体在外磁场的作用下产生相应的变化的现象。巨磁阻传感器(gmr)、各向异性磁电阻传感器(amr)等均是利用磁阻效应制成。其中各向异性磁电阻传感器应用广泛，且具备功耗低、体积小，频率响应较好，但灵敏度范围较小的特点。
16.(5)磁光效应法
17.早在1845年，英国物理学家和化学家就发现了磁光效应。磁光效应法正是应用了此效应，在磁场中放入传光物质，这时磁光效应会使得光的相位、振幅或者是偏振状态发生变化。
18.自从1976年以来，光纤通讯技术和光电子技术得到了非常迅速的发展，一些技术的飞速发展，使得光纤传感技术也运用到磁场测量中。光纤不会对被测场产生影响，并且有耐高温、耐腐蚀和耐高压等特点，故光纤传感器能在比较恶劣的环境中正常使用，比如可以用于测量超导磁体中的强磁场。另外它还具有体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高和动态范围大等优点。但是其成本比较高，这也是影响其广泛应用的一个很重要的因素。
19.(6)超导效应法
20.超导效应法原理是超导结中的临界电流会随磁场周期起伏，人们利用这种现象来测量磁场。由于超导材料的低温环境很难到达，目前主要是对高温超导进行研究，如超导量子干涉仪(squid)就是一种非常典型的高温超导测磁仪。squid能够感应的磁场范围为几ft到9t，而人脑产生的磁场约为数十ft，这一优良的特性使得squid在医学领域得到广泛应用，用于测量人脑部、心脏、肌肉等部位的磁场，为疾病的分析和诊断提供了重要的信息。该
方法为超弱磁场的测量提供了可能，但是其成本也是非常的高。
21.(7)电磁感应法
22.电磁感应法测量磁场是一种非常经典的测量磁场的方法。其应用的原理就是法拉第电磁感应定律，定律表明：当导体回路l所包围的面积s中磁通量发生变化时，这个回路会产生感应电动势，且在回路闭合时产生感应电流。
23.所以说利用电磁感应法来测量变化磁场的场强，就是通过测量感应线圈两端的感应电动势来计算出磁感应强度的。运用此方法可以测量多种磁场，比如交流磁场、脉冲磁场以及直流磁场等。当测量直流磁场的时候是通过移动或者转动线圈来改变线圈中的磁通来达到测量的目的。这种方法简单且实用。
24.交变磁场的测量方法众多，上文对不同测量方法的原理做出了简单的介绍，下表对这几种主要的方法做了一个简单的对比。结合考虑需要测量的对象为无线电能传输系统空间的磁场，测量的频率范围为100khz到3mhz的范围，磁感应强度为10
‑
6～10
‑
4t，需要测量空间点的电磁场，故需要磁传感器的尺寸尽量小。再结合实验室现有的条件，最终选择电磁感应法来对空间磁场进行测量。
25.表1磁场测量方法比较
[0026][0027]
电场测量
[0028]
电场测量原理是利用电容在电场中感应产生电荷，电荷产生电压差，通过计算得到电势差，然后电势差与电场之间的关系获得电场值。
[0029]
同时目前很少有针对大功率无线电能传输系统收发线圈进行温升测量的装置以及适用于无线电能传输工作区间热场测量的整体仪器，但是这些对于功率日渐增大的电力电子器件以及无线电能传输系统来说是十分必须，也是至关重要的。
[0030]
无线电能传输技术利用电磁场、电磁波实现物理空间的分布与传播，采取非导线直接接触，实现电能从电源侧传递至负载侧的技术。无线电能传输技术逐渐走进人们的生活，因此对此技术的生物效应以及技术安全性愈发关注。无线电能传输系统收发线圈间存在电磁场，因此有必要对其传播区间内电磁场的大小及分布情况进行准确测量，这对于整体系统的改进与优化也具有重要意义。同时随着电力电子产品对电能功率的需求不断增大，致使无线电能传输技术的功率和传输距离不断增大。传输功率的增加导致线圈损耗不
断提升进而造成线圈温升。线圈温升导致材料老化、绝缘破坏、降低性能等问题，因此对无线电能传输系统收发线圈及传递区域间温度测量具有重要意义。
[0031]
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前针对磁场测量以及动态磁场测量的相关设备与装置均存在，但是在此基础上对其线圈温升以及无线电能传输系统热特性的相关设备与装置较少，或者说还没有引起人们的重视。但是随着无线电能传输技术的愈加成熟，其传输功率越来越大，其热管理的重要性愈加凸显，因此有必要研发对于无线电能传输系统进行磁场与温度场进行测量的仪器装置。
[0032]
解决以上问题及缺陷的难度为：目前针对无线电能传输系统的分析方法主要分为间接反推法与直接分析法。间接反推法主要是在测试系统中，改变收发距离、谐振参数等关键电路参数，获取不同的参数下的输入输出功率，进而反推系统传输效率、互感耦合系数，验证现有理论模型。而直接分析法则是直接测量空间磁场强度，建立空间磁场分布模型，分析获取磁场参数。基于空间磁场测量分析的直接分析法相比于间接反推法更加简单有效。
[0033]
解决以上问题及缺陷的意义为：本发明提出了一种对于无线电能传输系统中线圈间的磁场与温度场进行测量的方法与测试装置，同时对传输线圈的特征点温度进行测量，实现了空间高频磁场参数与温度参数的精密测量。对于大功率无线电能传输系统的稳定可靠运行以及热管理技术具有一定的参考意义。


技术实现要素：

[0034]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无线电能传输电、磁、热及温升测试系统、方法、设备。
[0035]
本发明是这样实现的，一种无线电能传输电、磁、热及温升测量系统，所述无线电能传输电、磁、热及温升测试系统包括：
[0036]
机械结构模块，用于利用机械结构结合两相式步进电机带动电磁场测量探头到达空间各点，进行定位和固定；
[0037]
电磁场测量模块，用于利用传感器探头进行电磁场强度测量；
[0038]
温度场测量模块，用于利用热偶电阻对无线电能传输线圈关键点进行测量，同时采用高精度热成像仪对空间温度场进行测量；
[0039]
运动控制模块，用于通过控制步进电机进行机械结构的准确即时控制；
[0040]
数据处理分析模块，用于进行测量数据的存储以及处理，并绘制电场、磁场、温度场强度三维曲面图。
[0041]
进一步，所述传感器探头为ehp
‑
200长短波选频分析仪。
[0042]
进一步，所述热偶电阻为pt100温度传感器；所述pt100温度传感器设置在无线电能传输耦合器的特定位置，用于获取关键点的温度变化情况。
[0043]
进一步，所述高精度热成像仪为fluke tis60+热成像仪，用于对无线电能传输系统耦合谐振器间区域温度场进行测量。
[0044]
进一步，所述运动控制模块包括：
[0045]
运动控制单元，包括电机驱动器、控制器、电源、pc机；
[0046]
电机驱动控制单元，包括驱动器、控制器、通信串口；
[0047]
运动控制单元，包括机箱。
[0048]
进一步，所述机箱中集成设置有：电源、驱动器、控制器；
[0049]
所述机箱正面设置有一个指示灯以及两个插口；
[0050]
所述指示灯用于显示电源是否接通；
[0051]
所述两个插口为一个电源插口、一个控制器串口通信线。
[0052]
本发明的另一目的在于提供一种应用于所述无线电能传输电、磁、热及温升测试系统的无线电能传输电、磁、热及温升测试方法，所述无线电能传输电、磁、热及温升测试方法包括：
[0053]
步骤一，调整发射线圈与接收线圈不同间距，通过机械结构调整传感器探头位置；
[0054]
步骤二，电磁磁传感器探头进行目标路径或区域的磁场强度数据采集；并记录热偶电阻探测温度变化情况传递至巡检仪以及热成像仪监测温度区间变化；
[0055]
步骤三，将电磁场探头测量信息通过数据处理、分析实现电场、磁场、温度场强度三维图的绘制。
[0056]
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0057]
步骤一，调整发射线圈与接收线圈不同间距，通过机械结构调整传感器探头位置；
[0058]
步骤二，电磁磁传感器探头进行目标路径或区域的磁场强度数据采集；并记录热偶电阻探测温度变化情况传递至巡检仪以及热成像仪监测温度区间变化；
[0059]
步骤三，将电磁场探头测量信息通过数据处理、分析实现电场、磁场、温度场强度三维图的绘制。
[0060]
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0061]
步骤一，调整发射线圈与接收线圈不同间距，通过机械结构调整传感器探头位置；
[0062]
步骤二，电磁磁传感器探头进行目标路径或区域的磁场强度数据采集；并记录热偶电阻探测温度变化情况传递至巡检仪以及热成像仪监测温度区间变化；
[0063]
步骤三，将电磁场探头测量信息通过数据处理、分析实现电场、磁场、温度场强度三维图的绘制。
[0064]
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的无线电能传输电、磁、热及温升测试方法。
[0065]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明能够有效测量x轴1.5m，y轴1.5m，z轴1m行程内的数据，同时本发明实现了x、y轴均自动位置控制。本发明磁场测量频率范围：10khz
‑
15mhz；x、y轴定位最小精度为5mm。本发明利用ehp
‑
200长短波选频分析仪进行电磁场测量，尺寸小，测量值具备很好的平稳性和线性、精度高、灵敏度高。
附图说明
[0066]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的
附图。
[0067]
图1是本发明实施例提供的无线电能传输电、磁、热及温升测试系统结构示意图；
[0068]
图中：1、机械结构模块；2、电磁场测量模块；3、温度场测量模块；4、运动控制模块；5、数据处理分析模块。
[0069]
图2是本发明实施例提供的运动控制模块框图。
[0070]
图3是本发明实施例提供的无线电能传输电、磁、热及温升测试方法流程图。
[0071]
图4是本发明实施例提供的线圈中心平面磁场三维图。
具体实施方式
[0072]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0073]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无线电能传输电、磁、热及温升测试系统、方法、设备，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0074]
如图1所示，本发明实施例提供的无线电能传输电、磁、热及温升测试系统包括：
[0075]
机械结构模块1，用于利用机械结构结合两相式步进电机带动电磁场测量探头到达空间各点，进行定位和固定；
[0076]
电磁场测量模块2，用于利用传感器探头进行电磁场强度测量；
[0077]
温度场测量模块3，用于利用热偶电阻对无线电能传输线圈关键点进行测量，同时采用高精度热成像仪对空间温度场进行测量；
[0078]
运动控制模块4，用于通过控制步进电机进行机械结构的准确即时控制；
[0079]
数据处理分析模块5，用于进行测量数据的存储以及处理，并绘制电场、磁场、温度场强度三维曲面图。
[0080]
本发明实施例提供的传感器探头为ehp
‑
200长短波选频分析仪。
[0081]
本发明实施例提供的热偶电阻为pt100温度传感器；所述pt100温度传感器设置在无线电能传输耦合器的特定位置，用于获取关键点的温度变化情况。
[0082]
本发明实施例提供的高精度热成像仪为fluke tis60+热成像仪，用于对无线电能传输系统耦合谐振器间区域温度场进行测量。
[0083]
如图2所示，本发明实施例提供的运动控制模块4包括：
[0084]
运动控制单元，包括电机驱动器、控制器、电源、pc机；
[0085]
电机驱动控制单元，包括驱动器、控制器、通信串口；
[0086]
运动控制单元，包括机箱；
[0087]
本发明实施例提供的机箱中集成设置有：电源、驱动器、控制器；
[0088]
所述机箱正面设置有一个指示灯以及两个插口；
[0089]
所述指示灯用于显示电源是否接通；
[0090]
所述两个插口为一个电源插口、一个控制器串口通信线。
[0091]
如图3所示，本发明实施例提供的无线电能传输电、磁、热及温升测试方法包括以下步骤：
[0092]
s101，调整发射线圈与接收线圈不同间距，通过机械结构调整传感器探头位置；
[0093]
s102，电磁磁传感器探头进行目标路径或区域的磁场强度数据采集；并记录热偶电阻探测温度变化情况传递至巡检仪以及热成像仪监测温度区间变化；
[0094]
s103，将电磁场探头测量信息通过数据处理、分析实现电场、磁场、温度场强度三维图的绘制。
[0095]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
[0096]
实施例1：
[0097]
本发明无线电能传输的电场和磁场强度测量需要实现无线电能传输区域各个点的磁场强度的自动测量，并进行相应的数据处理，绘制出表征电场与磁场分布的三维曲面图。整体测量硬件系统的搭建包括整体结构设计、电磁场、磁场、温度场测量部分、机械结构部分以及运动控制部分。
[0098]
测量系统技术指标要求：
[0099]
(1)测量有效行程为x轴2m，y轴2m，z轴2m。其中x、y轴均可实现自动位置控制，z轴可进行手动调整；
[0100]
(2)磁场测量频率范围：10khz
‑
15mhz；
[0101]
(3)x、y轴定位最小精度为1cm。
[0102]
1.测量系统整体结构
[0103]
基于磁耦合式无线电能传输系统，为了直观了解电场、磁场、温度场在收发谐振器间分布情况，实现磁场能量的最大化利用，改善无线电能传输系统性能，因此设计一套无线电能传输系统空间电场
‑
磁场
‑
热场分布测控系统。下图为无线电能传输系统测量设计示意图。上位机由labview软件编写，上位机通过串口通信控制机械结构的运动，控制电磁场测量探头进行电场和磁场测量并进行数据存储与分析，绘出电场和磁场分布曲面图。
[0104]
机械结构：搭建合适的机械结构带动电磁场测量探头到达空间各点，实现定位和固定作用。
[0105]
电磁场测量：选择合适传感器探头实现电磁场强度测量，并达到测量精度和量程要求，方便磁场数据采集。
[0106]
温度场：选用合适的热偶电阻对无线电能传输线圈关键点进行测量，同时采用高精度热成像仪对空间温度场进行测量。
[0107]
运动控制：实现机械结构的准确即时控制，达到所需的精度要求。
[0108]
数据处理、分析：实现测量数据的存储，进行数据后处理并绘制电场、磁场、温度场强度三维曲面图。
[0109]
系统整体工作如下：手动调整发射线圈与接收线圈不同间距，通过机械结构调整传感器探头位置。开启无线电能传输系统，同时上位机给出指令，控制电磁磁传感器探头实现目标路径或区域的磁场强度数据采集。并记录热偶电阻探测温度变化情况传递至巡检仪以及热成像仪监测温度区间变化。将电磁场探头测量信息保存至上位机并通过数据处理、分析实现电场、磁场、温度场强度三维图的绘制。
[0110]
2.电磁场测量部分设计
[0111]
2.1电磁场测量探头的选型
[0112]
根据测量要求以及实验需要，选用narda公司的ehp
‑
200长短波选频分析仪。ehp
‑
200分析仪拥有高分辨率可进行各向同性测量，频率范围：9khz
‑
30mhz；电场测量范围：
0.02
‑
1000v/m；磁场测量范围：0.6ma/m
‑
300a/m。
[0113]
ehp
‑
200分析仪具有如下特点：
[0114]
(1)磁场传感器及电子测量电路都密封在一个坚固的盒子里，这个盒子的尺寸只有92*92*109mm。
[0115]
(2)利用磁场分析仪可以分别得到三个轴向的测量值，或者总磁场(峰值和平均值)，测量值具备很好的平稳性和线性。
[0116]
(3)ehp
‑
200的特点是内置了频谱分析，以详细测量电场密度和磁场密度随频率的变化，最小分辨率为1khz，动态范围可达80db。
[0117]
(4)由可连续使用8小时的内置锂离子电池供电，或由一个外置输出直流电压为10
‑
15v的ac适配器供电。
[0118]
(5)探头由上位机的程序进行控制，测量结果通过光纤连接实时传输。
[0119]
(6)一个辅助输入可以测量来自任何射频设备外部信号的频谱。
[0120]
(7)由于它有非常小的体积和光纤连接，所以不影响其所测量的电磁场，从而确保了测量的准确和灵敏。
[0121]
因此ehp
‑
200是特别适合用于近场测量的lw
‑
am
‑
sw波段附近的发射机、金属探测器的测量和所有频率范围在9khz
‑
30mhz的射频信号的测量应用场合，相对传统天线的最大优点在于，传统天线的体积劣势和必须预防线缆对测量的影响。
[0122]
表2 ehp
‑
200电磁场分析仪的技术参数
[0123][0124]
2.2电磁场测量部分功能实现
[0125]
ehp
‑
200长短波选频分析仪通过usb
‑
op光纤连接至pc机。根据相关的通信协议，通过串口与探头实现通信，发送相关指令，接收测试所得磁场值。测量点的电磁场强度除了与自身传感器结构相关，同时分析系统的几何结构以及导体与测量点间距离相关。为实现自动化测试系统，不使用ehp
‑
200长短波选频分析仪自带上位机程序，根据相应的通信协议，通过labview编写程序实现控制以及数据读取。
[0126]
2.2.1机械结构设计
[0127]
机械结构部分需要带动磁场测量探头到达指定位置，实现水平方向磁场自动测量，垂直方位进行手动定位。
[0128]
对比各类步进电机，目前两相混合式步进电机的应用广泛，品种齐全、结构简单，并且价格相对低廉。由于应用广泛所以相应驱动和控制器选择容易。因此，本发明机械结构搭配电机选择两相式步进电机。
[0129]
2.2.2运动控制系统设计
[0130]
运动控制系统实现功能为控制步进电机，带动磁场探头实现精确定位与平面的自由移动，使其电磁场测量实现自动化控制。
[0131]
a运动控制部分整体设计
[0132]
运动控制部分包括电机驱动器、控制器、电源、pc机等。
[0133]
b电机的驱动控制
[0134]
(1)驱动器。选用导轨商家配套生产的步进电机驱动器。
[0135]
(2)控制器。将上位机相关程序传递至驱动器。
[0136]
(3)通信：与上位机实现串口通信，采用标准的rs232通信方式。通过串口发送命令，可以给驱动器发送脉冲信号，完成步进电机的正转反转，并进行长度和运行速度等设置。
[0137]
c系统运动控制系统实现：
[0138]
系统运动控制包括电源、驱动器、控制器三部分均集中安置于一个机箱内。系统机箱正面有一个指示灯两个插口，指示灯显示电源是否接通，插口部分一个为电源插口、一个为控制器串口通信线。
[0139]
3.温度测量
[0140]
温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量，通过研究发现，金属铂(pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100ω，电阻变化率为0.3851ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区(
‑
200～650℃)最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。
[0141]
针对本发明特点，选用pt100温度传感器安置在无线电能传输耦合器的特定位置，获取关键点的温度变化情况，并通过光纤传递至上位机进行保存，绘制收发线圈不同关键点位置处温度变化曲线。
[0142]
表3 pt100温度传感器特性参数
[0143][0144]
红外热像仪在最早是因为军事目的而得以开发，近年来迅速向民用工业领域扩
展。自二十世纪70年代，欧美一些发达国家先后开始使用红外热像仪在各个领域进行探索。红外热像仪也经过几十年的发展，已经发展成非常轻便的现场测试设备。由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素，好的热像仪必须具备320*240像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。
[0145]
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
[0146]
红外热像仪与传统测温方式的比较优势：
[0147]
(1)检测较小目标时不易漏检；
[0148]
(2)检测效率高，先进的无损检测技术，可对目标整体温度分布进行分析；
[0149]
(3)对设备巡检、设备检测和设备管理来说，做好设备维护保养与设备维护计划，做到提前预测性维护，红外热象仪依然是您的好帮手。
[0150]
因此本测量系统选用fluke tis60+热成像仪对无线电能传输系统耦合谐振器间区域温度场进行测量，拥有以下优势：
[0151]
(1)320x240分辨率，可提供所需的清晰度和图像细节；
[0152]
(2)3.5英寸lcd屏幕，容易发现区域内温度变化情况；
[0153]
(3)易于使用的固定焦距，只需对准即可实现拍摄；
[0154]
(4)测量高达400℃的温度；
[0155]
(5)实现图像捕捉、查看和保存功能。
[0156]
表4 fluke tis60+关键技术参数
[0157][0158]
4.测量效果
[0159]
由于耦合器中心平面处电磁场分布式无线电能传输系统空间耦合特性的表现，因
此选用无线电能传输系统耦合器中心平面处电磁场进行测量。
[0160]
由于机械臂测量行程有限，因此某些情况下仅能测试整个平面的1/4或1/2,此时根据磁场的对称性，通过matlab对其余部分磁场进行拼接。
[0161]
由于机械臂测量行程有限，因此某些情况下仅能测试整个平面的1/4或1/2,此时根据磁场的对称性，通过matlab对其余部分磁场进行拼接。
[0162]
通过热敏电阻对线圈特征点温度进行测量，同时可以通过热成像仪对耦合器的中心平面发热情况进行测量。
[0163]
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd
‑
rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
[0164]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。