一种基于时序控制的温度测量装置的制作方法

本发明涉及温度测量领域，具体是一种基于时序控制的温度测量装置。

背景技术：

温度传感器(temperaturetransducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，一般测量精度较高。

而非接触式它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。

鉴于非接触式温仪表具有诸多优点，因此具备广阔的发展空间，但是非接触式温仪表难以避免目标物体的温度之外的其它周围环境所带来的影响的测量，因此精度有限。

此外，在测温过程中，传感器要测量被测介质的温度变化，必须与被测介质建立热平衡，因传感器封装和产品保护外壳会影响热交换，从而导致传感器的响应时间较长，表现为测得的温度与实际温度有一定的延迟(滞后)时间。温度传感器的时间常数和滞后时间与温度传感器的热容量和热阻有关。而正确认识和对待温度传感器的时间常数和滞后，使得传感器的灵敏度提升也是一个很重要的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，为解决本发明的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于时序控制的温度测量装置，包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；

所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；

所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度。

进一步地，在所述基于时序控制的温度测量装置中包括n个温度测量器，所述n个温度测量器被按照以1为步长递增的规则编号，所述时序控制器记录当前采样时刻工作的温度测量器的编号i，并在下一个采样时刻控制编号为i+1的温度测量器工作；若当前采样时刻工作的温度测量器的编号为最大编号，则在下一个采样时刻控制编号最小的温度测量器工作。

进一步地，所述数据处理器包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块；

所述第一数据获取模块获取采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；

所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据，

所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量；

所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。

进一步地，所述温度测量器包括多个温度测定模块和中央处理器，所述多个温度测定模块与所述中央处理器通讯连接；

所述温度测定模块用于响应于时序控制器的指令测定温度并将测出的温度值传输至所述中央处理器；

所述中央处理器用于对多个温度测定模块传输的多个温度值进行数据处理以得到温度输出值，并将所述温度输出值传输至所述数据处理器。

进一步地，所述温度测定模块由用于感知目标物温度的第一感温电路、用于补偿测量过程中温度测量装置产生的温度漂移而设置的第二感温电路和温度输出模块构成。

进一步地，所述第一感温电路由第一感温单元和第一感温数据处理单元串联而成，所述第一感温单元由第一温度输出单元和多个温度测定子构成，所述第一温度输出单元包括多个引线结合部；所述多个温度测定子彼此串联，每个温度测定子均由感温片和恒温片连接构成，在所述感温片和所述恒温片的连接点处设置引线；将各个温度测定子中的引线均连接至所述第一温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值v1；所述第一温度输出单元与所述第一感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值v1传输至第一感温数据处理单元进行数据处理；所述第一感温数据处理单元由信号放大器和调节电阻并联而成，所述调节电阻的阻值与所述信号放大器的放大倍数符合下述公式其中r为调节电阻的阻值，g为信号放大器的放大倍数，k为第一预设常量。

进一步地，所述第二感温电路由第二感温单元和第二感温数据处理单元串联而成，所述第二感温单元由基于热敏电阻的感温电路和第二温度输出单元串联构成，第二温度输出单元包括引线结合部；所述基于热敏电阻的感温电路中设置有引线；将所述引线连接至所述第二温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值v2；所述第二温度输出单元与所述第二感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值v2传输至第二感温数据处理单元进行数据处理；所述第二温数据处理单元用于将得到的温度信号放大并进行线性化。

本发明的有益效果

本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，不仅能够通过使用多个温度测量器提升测量精度，而且能够采对样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度，此外，还对温度测量器的性能进行了改进。

附图说明

图1为本发明一种基于时序控制的温度测量装置框图；

图2为本发明的数据处理器模块框图；

图3为本发明的温度测定模块框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

一种基于时序控制的温度测量装置，如图1所示，包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；

所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；

所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度。

具体地，在所述基于时序控制的温度测量装置中包括n个温度测量器，所述n个温度测量器被按照以1为步长递增的规则编号，所述时序控制器记录当前采样时刻工作的温度测量器的编号i，并在下一个采样时刻控制编号为i+1的温度测量器工作；若当前采样时刻工作的温度测量器的编号为最大编号，则在下一个采样时刻控制编号最小的温度测量器工作。

具体地，如图2所示，所述数据处理器包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块；

所述第一数据获取模块获取采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数。具体地，获取第n次采样数据与第n-1次采样时刻的第一数据的差值d1＝|t1(n)-t1(n-1)|，其中t1(n)为第n次采样数据的第一数据，t1(n-1)为第n-1次采样时刻的第一数据，n为采样次数；比较所述差值与第一阈值，若所述差值大于所述第一阈值，则通过低通滤波获取第n次采样时刻的第一数据，否则，将第n次采样数据设置为第n次采样时刻的第一数据。

所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据。具体地，根据第n次采样时刻的第一数据、第n-1次采样时刻的第一数据和第n-1次采样时刻的第二数据计算第n次采样时刻的第二数据。使用如下公式：t2(n)＝p(k)×(1+τ/c)×t1(n)-p(k)×t1(n-1)+t2(n-1)，其中t2(n)为第n次采样时刻的第二数据，t1(n)为第n次采样时刻的第一数据，p(k)为频率扩展系数，影响温度变化曲线的动态性能

所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量。具体地，根据第n次采样时刻的第二数据t2(n)和第n-1次采样时刻的最终数据tout(n-1)进行加权平均获取所述采样时刻的第三数据t3(n)，所述加权平均公式为t3(n)＝tout(n-1)×(1-a(l))+t2(n)×a(l)，其中，a(l)为低通滤波系数，本实施例中a(l)＝1.0/4.0，t3(n)为所述采样时刻的第三数据。

所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。

进一步地，本发明实施例为温度测量器的性能进行了改进，本发明实施例所述温度测量器包括多个温度测定模块和中央处理器，所述多个温度测定模块与所述中央处理器通讯连接；

所述温度测定模块用于响应于时序控制器的指令测定温度并将测出的温度值传输至所述中央处理器；

所述中央处理器用于对多个温度测定模块传输的多个温度值进行数据处理以得到温度输出值，并将所述温度输出值传输至所述数据处理器。

具体地，所述温度测定模块如图3所示，由用于感知目标物温度的第一感温电路、用于补偿测量过程中温度测量装置产生的温度漂移而设置的第二感温电路和温度输出模块构成。

所述第一感温电路由第一感温单元和第一感温数据处理单元串联而成，所述第一感温单元由第一温度输出单元和多个温度测定子构成，所述第一温度输出单元包括多个引线结合部；所述多个温度测定子彼此串联，每个温度测定子均由感温片和恒温片连接构成，在所述感温片和所述恒温片的连接点处设置引线；将各个温度测定子中的引线均连接至所述第一温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值v1；所述第一温度输出单元与所述第一感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值v1传输至第一感温数据处理单元进行数据处理；所述第一感温数据处理单元由信号放大器和调节电阻并联而成，所述调节电阻的阻值与所述信号放大器的放大倍数符合下述公式其中r为调节电阻的阻值，g为信号放大器的放大倍数，k为第一预设常量。

所述第二感温电路由第二感温单元和第二感温数据处理单元串联而成，所述第二感温单元由基于热敏电阻的感温电路和第二温度输出单元串联构成，第二温度输出单元包括引线结合部；所述基于热敏电阻的感温电路中设置有引线；将所述引线连接至所述第二温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值v2；所述第二温度输出单元与所述第二感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值v2传输至第二感温数据处理单元进行数据处理；所述第二温数据处理单元用于将得到的温度信号放大并进行线性化。

所述温度输出模块与所述第一感温数据处理单元和所述第二感温处理单元均连接，并根据公式输出测量到的温度值并将所述温度值输出值中央处理器，其中a,b,c均为所述温度测定模块的预设常量。

所述中央处理器包括温度值获取单元、与所述温度值获取单元通讯连接的数据处理单元和与所述数据处理单元通讯连接的数据输出单元；

所述温度值获取单元用于获取各个温度测定模块输出的温度值并将所述温度值传输至所述数据处理单元；

所述数据处理单元用于根据公式得到最终的温度输出值tep，其中，i表示一个温度测定模块的标号，λi为温度测定模块的权重，ti为温度测定模块输出值中央处理器的温度输出值；所述数据处理单元还将得到的最终的温度输出值tep传输至数据输出单元；

所述数据输出单元用于将最终的温度输出值tep传输至数据处理器。

本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，不仅能够通过使用多个温度测量器提升测量精度，而且能够采对样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度，此外，还对温度测量器的性能进行了改进。通过设置多个温度测定模块并将得到的温度值进行数据处理以提升温度测量的准确度；更重要的是，本发明通过提供两种感温电路以及对两种感温电路得到电压值进行数据处理，成功屏蔽了外界温度对于目标物体测量温度的影响，显著提升了非接触式温度测量装置的测量效率。

本发明提供了一种基于时序控制的温度测量装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。