一种基于热冲击的间接式测温方法与流程

1.本发明涉及新一代信息技术技术领域，特别是涉及一种基于热冲击的间接式测温方法。


背景技术：

2.餐炉作为一种盛装食品的容器，主要用于饭店、餐厅及酒店。在使用的过程中，食物放置在餐盆上，底部设置有加热装置，可以实现对餐盆中食物的一边食用，一边加热，从而维持就餐时食物的温度。在常规的餐炉设备中，由于难以在餐盆内部安装温度传感器，当温度传感器装配到其它位置时，由于这些位置存在多变而且占比不小的热传递，通常无法对餐盆中食物的温度进行准确测量，只能在特定结构的前提下由输入热功率、各环节热量散失、各环节比热容、质量、换热系数等参数入手，通过建立固定的对应关系，对间接测量得到的温度值进行补偿，才可得到食物的实时温度。
3.这种测温方法虽然易于实现，但在实际生产和使用过程中，这些参数需要定期进行测量标定和维护。同时，由于使用过程中餐盆会进行更换，餐盆内盛放的食物也会发生变化，这导致餐盆底部与加热面的间隙容易发生不可预知的变化，使得这种测温方法得出的温度值与食物实际温度相比有较大的误差。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于，提供一种基于热冲击的间接式测温方法，其具有灵活易用的优点。
5.一种基于热冲击的间接式测温方法，由供热端对受热端进行热能供应，包括：
6.s1、所述供热端热能断供，获取所述供热端降温过程中的至少一组温度取样值ta，每组所述温度取样值ta有三个且时间间隔相等，依次为t
a1
、t
a2
、t
a3
；
7.s2、结合式子计算，得到温度平衡值tb，所述温度平衡值即为所述受热端的温度。
8.本发明所述的一种基于热冲击的间接式测温方法，利用热功率的变动冲击，通过加热端的温度变化推算出受热端的实时温度值，不受传导条件变化的影响，准确度高，具有很高的灵活性，极大降低了成本和操作难度。
9.进一步地，热能断供前，所述供热端的温度高于所述受热端的温度。
10.进一步地，所述供热端与受热端接触或留有间隙。
11.进一步地，等效综合值为比热容与质量的乘积，所述供热端和受热端的等效综合值分别为ca和cb，ca/cb为接近零的非零数值。
12.进一步地，所述温度取样值ta有三组，结合所述式子计算，得到三个所述温度平衡值tb，舍弃所述温度平衡值tb的最大值和最小值后，即为所述受热端的温度。
13.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
14.图1为本发明所述测温方法的装置简化图；
15.图2为供热端与受热端在热能断供后的温度变化曲线图；
16.附图标记说明：1、供热端；2、受热端。
具体实施方式
17.请参阅图1-2，图1为本发明所述测温方法的装置简化图；图2为供热端与受热端的温度变化曲线图，其中实线为所述供热端的温度变化曲线，虚线为所述受热端的温度变化曲线。
18.本发明公开了一种基于热冲击的间接式测温方法，其基础原理为供热端1断电后，供热端1的温度下降并趋向于与所述受热端2的温度相同，即达到平衡温度。由于断电过程持续时间较短，而在短时间内受热端2的温度不会有变化，因此该平衡温度与受热端2的温度相等。所以，可在降温过程中，通过测量供热端1在几个时间点的温度值，并根据这些温度值与热传递基本公式相结合，从而在达到平衡温度前便推导出平衡温度，实现对受热端2温度的测量。
19.所述测温方法具体包括如下步骤。
20.s1、供热端对受热端进行加热，所述供热端的温度高于所述受热端。定义所述供热端和受热端的等效综合值分别为ca和cb，所述等效综合值为比热容与质量的乘积。应当使ca/cb的值足够小，从而使所述受热端的温度变化可以忽略。在断电之前，供热端的温度高于受热端的温度，且ca足够小，使ca/cb为接近零的非零数值，从而保证后续断电后供热端可实现快速降温，从而易于检测温度变化，同时减少热量释放，减少所引起的受热端温度波动。
21.作为优选地，当供热端和受热端存在较大温差时，可降低对温度取样的精度要求，便于产品的实现。
22.s2、所述供热端热能断供，以预设的时间间隔获取所述供热端降温过程中的n个温度取样值，n≥3。由于断电通常为几秒到几十秒完成，可将供热端和受热端的质量、比热容、结构视为不变，供热端由于温度较高仍会继续向受热端传导热量，这使得其自身的温度快速下降。
23.热能断供的方式可有多种(如断电等)，起始时间可通过多种方法进行设置，例如可预设取样延后时间，即在到达取样延后时间时才进行断电；也可通过按钮、感应开关等多种电子元器件的信号进行控制，当信号发生改变时进行断电。
24.所述时间间隔为定值。为提高数据的准确性，作为从优选地，所述温度取样值有五个，依次分别为a1～a5，并将其分为三组数值a1a2a3、a2a3a4、a3a4a5。
25.s3、将所述温度取样值代入式子中，可再经补偿得到温度平衡值，所述温度预估平衡值即为所述受热端的实时温度值，其中tb为所述温度平衡值，t
a1
、t
a2
、t
a3
分别为依次获得的温度取样值。
26.当所述温度取样值有三个时，将温度取样值分别代入所述公式中得到一个温度平衡值，经过补偿处理后得到所述受热端的实时温度值。
27.当所述温度取样值有五个时，将三组数值分别代入所述公式中得到三个温度平衡值，经过去掉最高值和最低值、或取平均值等数据处理后得到所述受热端的实时温度值。
28.所述式子由两个物理基本定律结合推导出来的：第一条基本定律为，既定时间段t内传递的热量q，正比于路径两端温差*导热率*t*路径截面
÷
长度；第二条基本定律为，物体温度的变化
△
t＝热量的变动
△q÷
比热容系数
÷
质量。
29.s4、恢复所述供热端的供电。即在所述受热端和供热端尚未达到热平衡时即恢复供电，该步骤可在s3之前完成，供电持续时间视加热需求而定。
30.在本实施例中以餐炉为例对所述测温方法进行阐述。
31.在实际使用时，通常需要对餐炉中盛放的食物进行温度检测，从而对食物的温度进行加热调节。由于餐盆有一定深度，其底部与供热端接触的区域容易实现对环境的隔热，因此对供热端进行温度测量时受环境温度影响极小。
32.所述餐炉包括所述供热端和受热端。所述供热端包括紧密配合的电热元件和导热铝板，使电热元件和导热铝板之间可快速达到热平衡，即在测温过程中可认为电热元件和导热铝板的温度相等。所述电热元件可采用薄款陶瓷发热片等向导热铝板传导热量。为减少空气导热对供热端温度变化曲线造成影响，需对电热元件与导热铝板进行与空气之间的保温隔离措施。
33.所述受热端包括餐盆和盛装于餐盆中的食物。所述餐盆底部与所述导热铝板接触，其接触状况会因为餐盆的类型、变形程度、摆放角度或与食物的总质量等条件而不同，餐盆底部与所述导热铝板甚至会有一定的间隔间隙，难以进行补偿，因此传统的测温方法不可使用。与此同时，由于所述餐盆与导热铝板达到热平衡的耗时较长，不适于等到热平衡时才进行温度测量。
34.所述电热元件从断电至恢复供电为一个测温周期，在测温前需保证电热元件的温度远高于餐盆。在一个测温周期内，电热元件在断电后快速降温，导热铝板也随之快速降温。在快速降温过程中，通过温度传感器以相等的预设时间间隔，依次取得电热元件的五个温度取样值a1～a5。在测得所有温度取样值后，电热元件恢复供电并使其温度快速回升，保证餐盆的温度不会发生较大变化。其中a1的取样时间可相对断电时间进行适当的延后，以提高精准度。
35.将温度取样值分为三组数值，分别为a1a2a3、a2a3a4、a3a4a5。将该三组数据分别代入公式中，得到和计算得到t
b1
、t
b2
、t
b3
三个温度预估值，去掉其中的最高值和最低值后，再对得到的温度预估值进行温度补偿，即为所述受热端的实时温度值，并将该实时温度值输出显示。
36.除此之外，在实际使用过程中，会出现获取温度取样值时恰好进行餐盆更换，会影响当次测温的准确性。因此还需要设置升降温速度上限，当超过所述升降温速度上限则判断为进行了餐盆更换等非常规状态，并忽略当次测温数值。
37.为保证ca/cb为接近零的非零数值，所述餐盆可为一直径20厘米左右、底厚3毫米
的陶瓷容器，导热铝板为一直径12厘米、厚1.5毫米的铝板。当所述餐盆内装50～100毫升水，结果误差在
±
0.75度以内。
38.本发明除用于餐炉等加热的装置中，也可用于在制冷领域的装置中，即将供热端置换为温度较低的制冷端、将受热端置换为受冷端，通过断电后制冷端的快速升温并趋于与受冷端的温度相等的原理，在快速升温的过程中，对制冷端测量几个时间点的温度值，代入公式中得到受冷端的实时温度，其计算过程与加热类似，在此不再赘述。
39.本发明所述的一种基于热冲击的间接式测温方法，利用热功率的变动冲击，通过加热端的温度变化推算出受热端的实时温度值，不受传导条件变化的影响，准确度高，具有很高的灵活性，极大降低了成本和操作难度。
40.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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，则本发明也意图包含这些改动和变形。