能够测量容器内的液体温度的测温装置及其测温方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及容器内液体的测温技术，特别涉及一种能够测量容器内的液体温度的 测温装置及其测温方法。
【背景技术】
[0002] 现有利用红外接收器测温的方法和装置中，通常在测得热电堆的环境温度和热电 堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测物体的温度。然而，测温的外界环 境并不是理想的常温环境，外界温度通常是时刻变化的，而且，热电堆在测温时自身也会往 外辐射能量，这些都会影响到测温的准确性。
[0003] 测量的温度不准确，青少年影响不明显，但对温度比较敏感的婴幼儿而言，牛奶的 温度特别重要，饮用的牛奶过冷或过热都会引起肠胃不适，甚至造成疾病传染，严重影响婴 幼儿的健康成长。目前，市场上具有测量功能的奶瓶均是通过在奶瓶套上安装温度传感器 测量奶瓶本体的温度，并不能真正测量奶瓶本体内食物的温度。因此，有必要研宄一种能够 测量液体实际温度的测温装置。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种能够测量容器内的液 体温度的测温装置及其测温方法，能够测量容器内的液体的实际温度。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
[0006] 一种能够测量容器内的液体温度的测温装置，包括：PCB板，所述PCB板上设置有 用于将液体发射的红外线聚焦至红外接收器上的聚焦组件，用于根据聚焦后的红外线的能 量生产相应的电压的红外接收器和用于根据所述电压获取液体温度的主控芯片；所述聚焦 组件罩设于所述红外接收器上，所述红外接收器连接所述主控芯片。
[0007] 所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置中，所述主控芯片包括：
[0008] 参数获取模块，用于获取红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压；
[0009] 校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
[0010] 处理模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实 际温度。
[0011] 所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置中，所述处理模块具体用于：
[0012] 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算整个测温过程的系统 参数S :
[0013] S = S0X [Ha1X (Tdie-Tkef)+a2 X (Tdie-Tkef)2];
[0014] 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热电堆自身的热辐射 V〇s：
[0015] Vos= b o+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]；
[0016] 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热红外辐射过来的量 值 f (Vobj):
[0017] f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2;
[0018] 根据红外接收器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体 的实际温度T qw:
[0019]
【主权项】
1. 一种能够测量容器内的液体温度的测温装置，包括：PCB板，其特征在于，所述PCB板 上设置有用于将液体发射的红外线聚焦至红外接收器上的聚焦组件，用于根据聚焦后的红 外线的能量生产相应的电压的红外接收器和用于根据所述电压获取液体温度的主控芯片； 所述聚焦组件罩设于所述红外接收器上，所述红外接收器连接所述主控芯片。
2. 根据权利要求1所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置，其特征在于，所述 主控芯片包括： 参数获取模块，用于获取红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压； 校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数； 处理模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温 度。
3. 根据权利要求1所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置，其特征在于，所述 处理模块具体用于： 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算整个测温过程的系统参数 S ： S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VQS: vOS= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； 根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热红外辐射过来的量值 f (Vobj)： f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; 根据红外接收器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实 际温度TQBj:
其中，所述叫、&2和c 2为常数，所述b p bp b2和S ^为测温参数，所述V _为红外接收器 产生的电压，Tdie为红外接收器的环境温度，所述T KEF为常温，公式中温度的单位均为开尔 文。
4. 根据权利要求1所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置，其特征在于，所述 聚焦组件包括支架，所述支架的一端设置有菲涅尔透镜，所述支架的另一端具有缘边，所述 缘边贴附在所述PCB板上；所述红外接收器位于菲涅尔透镜的正下方。
5. 根据权利要求4所述的能够测量容器内的液体温度的测温装置，其特征在于，所述 菲涅尔透镜的焦距为4-5mm。
6. -种如权利要求1所述测温装置的测温方法，其特征在于，包括如下步骤： A、 由聚焦组件将液体发射的红外线聚焦至红外接收器上； B、 红外接收器根据聚焦后的红外线的能量生产相应的电压； C、 主控芯片根据环境温度和所述电压计算液体温度。
7. 根据权利要求6所述的测温方法，其特征在于，所述步骤C包括： CU获取红外接收器所处的环境温度和红外接收器产生的电压； C2、根据所述环境温度和电压校准测温参数； C3、根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
8. 根据权利要求7所述的测温方法，其特征在于，所述步骤C3包括： C1、根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算整 个测温过程的系统参数S : S = S0X [Ha1X (Tdie-Teef)+a2X (Tdie-Teef)2]； C2、根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热电堆自身的热辐射 Vos ： vOS= bg+biX (Tdie-Teef)+b2 X (Tdie-Teef)2]； C3、根据红外接收器的环境温度和红外接收器产生的电压计算热红外辐射过来的量值 f (Vobj)： f (Vobj) = (Vobj-Vos)+C2 X (Vobj-Vos)2; C4、根据红外接收器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的 实际温度TQBj:
其中，所述叫、&2和c 2为常数，所述b p bp b2和S ^为测温参数，所述V _为红外接收器 产生的电压，Tdie为红外接收器的环境温度，所述T KEF为常温，公式中温度的单位均为开尔 文。
9. 根据权利要求8所述的测温方法，其特征在于，所述步骤C2包括： C21、将红外接收器的测温参数的初始值设置为： b0= -2. 94Xe_5, b ^ -5. 7Xe_7, b 2= 4. 78Xe_9, s 0= 6Xe_14 ; C22、根据红外接收器产生的电压V_，红外接收器的环境温度Tdie，和公式
计算得出f (Vau)的值； C23、依计算得到的f (Vtw)的值和公式 f (Vqbj) = (Vqbj-Vqs) +? X (Vqbj-Vqs) 2，计算得出热电堆自身的热辐射Vos; C24、根据公式 Vqs= I^b1X (Tdie-Tkef)+b2X (Tdie-Tkef)2],对 VjP (Tdie-Tkef)进行二项 式拟合，得出测温参数V V b2的值； C25、根据计算得出的测温参数bQ、bp b2的值，由公式V QS= b Jb1X (Tdie-Tkef)+b2 X (Tm e-Tkef)2]重新计算出Vos的值； C26、根据公式 f (Vqbj) = (Vqbj-Vqs)+C2 X (Vqw-Vqs) 2，重新计算出 f (Vtw)的值； C27、根据公式 f (Vobj) = (T0BJ4-TDIE4) XS 和公式 S = S0X [l+aiX (TDIE-TKEF)+a2X (T die_Tkef)2L 得出公式（T0BJ4-TDIE4) XS0= f (Vobj)/[1+?X (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]，对 (W_TDIE 4)和 ?·(ν_)/[1+&1Χ (Tdie-Tkef)+a2X (Tdie-Tkef)2]进行一次线性拟合，得出新的测 温参数Stl; C28、循环步骤C22-C27进行迭代计算40次，逐步逼近计算出最优化的测温参数Ivbp b2和 S 0〇
10.根据权利要求8所述的测温方法，其特征在于，所述常数a padP c 2的具体值为：a i =I. 75Xe_3, a2= -I. 68Xe_5, c 2= 13. 4。
【专利摘要】本发明公开了能够测量容器内的液体温度的测温装置及其测温方法，由聚焦组件将液体发射的红外线聚焦至红外接收器上；之后红外接收器根据聚焦后的红外线的能量生产相应的电压；再由主控芯片根据环境温度和所述电压计算液体温度，本发明通过将液体发射的聚焦至PCB板的红外接收器上，能准确测量容器内食物的实际温度，而适合肠胃敏感的人群(如婴儿)使用。
【IPC分类】G01J5-12, G01J5-10
【公开号】CN104764530
【申请号】CN201510111418
【发明人】李向吉, 谢广宝, 郭鹏, 李鹏
【申请人】东莞捷荣技术股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月13日