本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種空間溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，用于測(cè)量空間溫度場(chǎng)，屬于溫度測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，測(cè)溫的方法有很多，主要包括：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩種。測(cè)溫傳感器按傳感器構(gòu)成及測(cè)量原理的不同，可以分為以下幾種：

(1)熱敏電阻傳感器，依靠半導(dǎo)體材料的溫度特性或金屬的電阻特性制成，具有體積小，靈敏度高，反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，但成本稍貴。

(2)熱電偶溫度傳感器，基于熱電效應(yīng)原理，測(cè)量精度較高，測(cè)量范圍大，成本低，應(yīng)用范圍廣泛。

(3)紅外測(cè)溫，利用紅外輻射與物體溫度之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)非接觸溫度測(cè)量，但測(cè)量設(shè)備成本較高，精度及穩(wěn)定性稍差。

上述溫度傳感器多用在物體單一點(diǎn)的溫度測(cè)量中，如需對(duì)空間溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，如存放重要光學(xué)器件的倉(cāng)庫(kù)、光學(xué)儀器生產(chǎn)廠房等，上述單一的傳感器很難實(shí)現(xiàn)測(cè)量需求，需要一次布置多個(gè)傳感器并且多次、多點(diǎn)采樣才能獲得溫度場(chǎng)的各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，操作不便而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題，提出了一種測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)單元以及溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，使用本發(fā)明的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)單元在需要測(cè)定的空間內(nèi)掃描采樣獲取多個(gè)采樣空間點(diǎn)的溫度的采樣信號(hào)，然后由溫度場(chǎng)測(cè)量裝置得到各點(diǎn)的溫度，并經(jīng)過后續(xù)的空間對(duì)應(yīng)處理得到測(cè)樣空間內(nèi)的空間點(diǎn)-溫度對(duì)應(yīng)而成的溫度場(chǎng)。

一種測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于設(shè)置在由第一內(nèi)壁和與第一內(nèi)壁垂直的第二內(nèi)壁組成的房屋內(nèi)掃描、測(cè)量房屋空間內(nèi)各點(diǎn)的溫度，其特征在于，包括：掃描框架，包括框架和設(shè)置在框架上的至少一個(gè)滑動(dòng)件；測(cè)溫元件網(wǎng)絡(luò)單元，包括多個(gè)設(shè)置在框架上且彼此相連的測(cè)溫元件，用于測(cè)量溫度信號(hào)；以及滑動(dòng)單元，用于帶動(dòng)掃描框架水平掃描移動(dòng)，其中，滑動(dòng)單元包括：滑桿，固定設(shè)置在房屋的第一內(nèi)壁上，滑桿用于讓滑動(dòng)件滑動(dòng)；至少一個(gè)支撐滑輪組件，固定設(shè)置在房屋的第二內(nèi)壁上，該支撐滑輪組件包括固定設(shè)置在第二內(nèi)壁上的第一支撐件和與該第一支撐件連接的滑輪；至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，設(shè)置在第二內(nèi)壁上，包括設(shè)置在第二內(nèi)壁上的第二支撐件和與該第二支撐件連接的電機(jī)；以及連接繩索，穿過框架和滑輪、電機(jī)的輸出軸，用于讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)該連接繩索使得掃描框架在滑桿上滑動(dòng)掃描。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，滑動(dòng)單元還包括多個(gè)卡槽，該卡槽的一端固定設(shè)置在房屋內(nèi)，而另一端連接在滑桿的一端，用于將滑桿固定在第一內(nèi)壁上。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，連接繩索分為兩股，用來直接和框架的兩端連接。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，框架為矩形框架，對(duì)應(yīng)的在該矩形框架的四個(gè)角分別設(shè)置有四個(gè)滑動(dòng)件。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：

其中，測(cè)溫元件為熱敏電阻或熱電偶。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，多個(gè)測(cè)溫元件是等間距的呈行列式地排列設(shè)置在框架內(nèi)。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)單元，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，掃描框架還包括絕熱平板，該絕熱平板上開設(shè)有用于安放測(cè)溫元件的安裝點(diǎn)。

本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，第一支撐件、第二支撐件共面設(shè)置。

本發(fā)明還提供一種溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于，包括：測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)測(cè)溫元件；采集處理電路單元，具有多個(gè)運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器具有和測(cè)溫元件連接的輸入端和將運(yùn)算放大后的信號(hào)V_out輸出的輸出端；以及轉(zhuǎn)換電路和輸出單元，具有和采集處理電路單元的各個(gè)輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和將該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后輸出的單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)傳輸給上位機(jī)后得到每個(gè)采集點(diǎn)的溫度，其中，測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)單元為上述的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，還可以具有這樣的特征：其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊選用ADC7606芯片。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本發(fā)明提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過測(cè)溫元件組網(wǎng)掃描的方式來測(cè)量空間內(nèi)各點(diǎn)的溫度，只需要一個(gè)裝置，一次掃描操作就能夠采集到空間內(nèi)的各點(diǎn)溫度，能夠用在對(duì)溫度控制要求較高的場(chǎng)合，操作方便而且省時(shí)省力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的溫度場(chǎng)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為掃描框架示意圖；

圖3為運(yùn)算放大器的電路圖；以及

圖4為轉(zhuǎn)換電路和輸出單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)單元以及溫度場(chǎng)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)、原理、使用步驟、技術(shù)效果作具體闡述。

實(shí)施例

圖1為本發(fā)明的溫度場(chǎng)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為掃描框架示意圖。

如圖1所示，溫度場(chǎng)測(cè)量裝置1設(shè)置在由第一內(nèi)壁和與第一內(nèi)壁垂直的第二內(nèi)壁組成的房屋100內(nèi)用于掃描、測(cè)量房屋100空間內(nèi)各點(diǎn)的溫度，包括測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)10、采集處理電路單元20、轉(zhuǎn)換電路和輸出單元30。

測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)10包括掃描框架、測(cè)溫元件網(wǎng)絡(luò)單元以及滑動(dòng)單元。

如圖1所示，掃描框架包括絕熱平板101、框架102以及設(shè)置在框架上的至少一個(gè)滑動(dòng)件107。絕熱平板101上開設(shè)有用于安放測(cè)溫元件網(wǎng)絡(luò)單元的安裝點(diǎn)。本實(shí)施例中框架102為不銹鋼制作的矩形框架，用于將絕熱平板101套入其中。滑動(dòng)件107為滑環(huán)，本實(shí)施例為4個(gè)，分別設(shè)置在框架102的四個(gè)角上。

如圖2所示，測(cè)溫元件網(wǎng)絡(luò)單元包括多個(gè)測(cè)溫元件103，測(cè)溫元件103為32個(gè)，使用熱電偶作為本實(shí)施例的測(cè)溫元件，對(duì)應(yīng)的絕熱平板101上開設(shè)有8行4列的一共32個(gè)安裝點(diǎn)，安裝點(diǎn)與測(cè)溫元件一一對(duì)應(yīng)。

每個(gè)熱電偶都有2個(gè)相應(yīng)的探頭圖中a和b，將每個(gè)熱電偶產(chǎn)生的電壓信號(hào)送到采集處理電路單元20來處理，用于得到V_out電壓輸出信號(hào)。

如圖1所示，滑動(dòng)單元用于帶動(dòng)掃描框架水平掃描移動(dòng)，包括4個(gè)水平滑桿106、4個(gè)支撐滑輪組件、8個(gè)卡槽105、2個(gè)驅(qū)動(dòng)組件和1根鋼絲繩108。

4個(gè)水平滑桿106，通過8個(gè)卡槽105固定設(shè)置在房屋的第一內(nèi)壁上，即圖1中的上下內(nèi)側(cè)壁，即一個(gè)水平滑桿106的兩端分別與卡槽105的一端連接，而卡槽105的另一端則直接固定在房屋的第一內(nèi)壁上，即圖1中的上下內(nèi)側(cè)壁。滑動(dòng)件107直接卡入到滑桿106中，水平滑動(dòng)。

4個(gè)支撐滑輪組件，固定設(shè)置在房屋的第二內(nèi)壁上即圖1中的左右內(nèi)側(cè)壁上且四點(diǎn)共面，該支撐滑輪組件包括固定設(shè)置在第二內(nèi)壁上的第一支撐件110和與該第一支撐件連接的滑輪109。

2個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，設(shè)置在第二內(nèi)壁上即圖1中的左右內(nèi)側(cè)壁上，包括設(shè)置在第二內(nèi)壁上的第二支撐件111和與該第二支撐件連接的電機(jī)112。

連接繩索108為鋼絲繩，如圖1所示，中部分為兩股連接框架102和滑輪109、電機(jī)112的輸出軸，用于讓電機(jī)112旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)該連接繩索108使得掃描框架在水平滑桿106上滑動(dòng)掃描。

圖3為運(yùn)算放大器的電路圖。

如圖3所示，采集處理電路單元20，具有32運(yùn)算放大器分別和32個(gè)測(cè)溫元件103連接，該運(yùn)算放大器的電路圖如圖3所示，具有和測(cè)溫元件103連接的輸入端和將運(yùn)算放大后的信號(hào)V_out輸出的輸出端。

圖4為轉(zhuǎn)換電路和輸出單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

轉(zhuǎn)換電路和輸出單元30，具有和采集處理電路單元的各個(gè)輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104和將該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后輸出的單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)傳輸給上位機(jī)(如電腦)后經(jīng)過得到每個(gè)采集點(diǎn)的溫度，最后顯示空間點(diǎn)-溫度的溫度場(chǎng)圖形。具體連接電路如圖4所示。將得到每個(gè)熱電偶產(chǎn)生的電壓放大值V_out，用4個(gè)ADC7606芯片(8通道16位ADC芯片)，通過將CONVST_A和CONVST_B接到同一個(gè)觸發(fā)引腳實(shí)現(xiàn)同步采樣，并且把busy引腳接到單片機(jī)外部中斷引腳上來反映AD轉(zhuǎn)換的過程，從而轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量。再通過單片機(jī)和上位機(jī)的RS-232通信協(xié)議，把這些數(shù)字量并發(fā)送給上位機(jī)，再通過一定的換算關(guān)系得到每個(gè)采集點(diǎn)的溫度。

下面具體說明本實(shí)施例的溫度場(chǎng)測(cè)量裝置的裝設(shè)和使用方法。

第一步：以一種pvc材料(pvc材料導(dǎo)熱性差，不會(huì)對(duì)溫度場(chǎng)產(chǎn)生影響，而且也對(duì)測(cè)量影響較小)做成一個(gè)絕熱平面101，外面用不銹鋼框102固定，使板上等間距的留下32個(gè)點(diǎn)，有規(guī)律布置32個(gè)熱電偶103，布置成類似一張熱電偶網(wǎng)。

第二步：針對(duì)熱電偶，連接采集處理電路單元20、轉(zhuǎn)換電路和輸出單元30，以及最后單片機(jī)處理和上位機(jī)接收的各個(gè)部分。

第三步：在不銹鋼框102上四角安裝滑環(huán)107。

第四步：在房屋100內(nèi)安放4根水平滑竿106，并且用卡槽105固定，滑環(huán)需扣在水平滑竿上。

第五步：在房屋100的四個(gè)角上安裝4個(gè)滑輪109，并用第一支撐件110固定。

第六步：在空間的左右2個(gè)平面分別安放2個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)112所示，并用第二支撐件111所示固定，注意旋轉(zhuǎn)電機(jī)112要放在平面的中心位置，保證對(duì)稱性；

第七步：用細(xì)的鋼絲繩108分別把4個(gè)滑環(huán)107，與滑輪109，電機(jī)112連接在一起，如圖1所示，測(cè)量平面在左右2個(gè)電機(jī)112的帶動(dòng)下，使其從待測(cè)空間100的左邊移動(dòng)到右邊，再?gòu)挠疫呉苿?dòng)到左邊，實(shí)現(xiàn)循環(huán)掃描，從而測(cè)量出整個(gè)空間100的溫度場(chǎng)。

實(shí)施例的作用和有益效果

根據(jù)本實(shí)施例提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過測(cè)溫元件組網(wǎng)掃描的方式來測(cè)量空間內(nèi)各點(diǎn)的溫度，只需要一個(gè)裝置，一次掃描操作就能夠采集到空間內(nèi)的各點(diǎn)溫度，能夠用在對(duì)溫度控制要求較高的場(chǎng)合，操作方便而且省時(shí)省力。

進(jìn)一步的，根據(jù)本實(shí)施例提供的測(cè)溫元件掃描網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有pvc材料制作的絕熱平板，由于PVC材料導(dǎo)熱性差，不會(huì)對(duì)溫度場(chǎng)產(chǎn)生影響，所以對(duì)測(cè)量影響較小，進(jìn)而測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確。

更進(jìn)一步的，本實(shí)施例提供的溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，由于使用的采集處理電路單元、轉(zhuǎn)換電路和輸出單元使用的都是成熟的電路和電子器件，購(gòu)置和實(shí)現(xiàn)起來都比較方便，價(jià)格低，同時(shí)技術(shù)也比較成熟。