本發(fā)明設計了一種空間溫度場測量裝置，用于測量空間溫度場，屬于溫度測量領域。

背景技術(shù)：

目前，測溫的方法有很多，主要包括：接觸式測溫和非接觸式測溫兩種。測溫傳感器按傳感器構(gòu)成及測量原理的不同，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，反應速度快等特點，但成本稍貴。

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

(3)紅外測溫，利用紅外輻射與物體溫度之間的關(guān)系，實現(xiàn)非接觸溫度測量，但測量設備成本較高，精度及穩(wěn)定性稍差。

上述溫度傳感器多用在物體單一點的溫度測量中，如需對空間溫度場進行測量，如存放重要光學器件的倉庫、光學儀器生產(chǎn)廠房等，上述單一的傳感器很難實現(xiàn)測量需求，需要一次布置多個傳感器并且多次、多點采樣才能獲得溫度場的各點溫度數(shù)據(jù)，操作不便而且費時費力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題，提出了一種測溫元件掃描網(wǎng)絡單元以及溫度場測量裝置，使用本發(fā)明的測溫元件掃描網(wǎng)絡單元在需要測定的空間內(nèi)掃描采樣獲取多個采樣空間點的溫度的采樣信號，然后由溫度場測量裝置得到各點的溫度，并經(jīng)過后續(xù)的空間對應處理得到測樣空間內(nèi)的空間點-溫度對應而成的溫度場。

一種測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，用于設置在由第一內(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、測量房屋空間內(nèi)各點的溫度，其特征在于，包括：掃描框架，包括框架和設置在框架上的至少一個滑動件；測溫元件網(wǎng)絡單元，包括多個設置在框架上且彼此相連的測溫元件，用于測量溫度信號；以及滑動單元，用于帶動掃描框架水平掃描移動，其中，滑動單元包括：滑桿，固定設置在房屋的第一內(nèi)壁上，滑桿用于讓滑動件滑動；至少一個支撐滑輪組件，固定設置在房屋的第二內(nèi)壁上，該支撐滑輪組件包括固定設置在第二內(nèi)壁上的第一支撐件和與該第一支撐件連接的滑輪；至少一個驅(qū)動組件，設置在第二內(nèi)壁上，包括設置在第二內(nèi)壁上的第二支撐件和與該第二支撐件連接的電機；以及連接繩索，穿過框架和滑輪、電機的輸出軸，用于讓電機旋轉(zhuǎn)而帶動該連接繩索使得掃描框架在滑桿上滑動掃描。

本發(fā)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，滑動單元還包括多個卡槽，該卡槽的一端固定設置在房屋內(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)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(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)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(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，對應的在該矩形框架的四個角分別設置有四個滑動件。

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

其中，測溫元件為熱敏電阻或熱電偶。

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

本發(fā)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡單元，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，該絕然平板上開設有用于安放測溫元件的安裝點。

本發(fā)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，所個第一支撐件、第二支撐件共面設置。

本發(fā)明還提供一種溫度場測量裝置，其特征在于，包括：測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，包括多個測溫元件；采集處理電路單元，具有多個運算放大器，該運算放大器具有和測溫元件連接的輸入端和將運算放大后的信號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)字信號進行處理后輸出的單片機，單片機將數(shù)字信號傳輸給上位機后經(jīng)過得到每個采集點的溫度，其中，測溫元件掃描網(wǎng)絡單元為上述的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的溫度場測量裝置，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)明提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，通過測溫元件組網(wǎng)掃描的方式來測量空間內(nèi)各點的溫度，只需要一個裝置，一次掃描操作就能夠采集到空間內(nèi)的各點溫度，能夠用在對溫度控制要求較高的場合，操作方便而且省時省力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的溫度場測量裝置的結(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。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的測溫元件掃描網(wǎng)絡單元以及溫度場測量裝置的結(jié)構(gòu)、原理、使用步驟、技術(shù)效果作具體闡述。

實施例

圖1為本發(fā)明的溫度場測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為掃描框架示意圖。

如圖1所示，溫度場測量裝置1設置在由第一內(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、測量房屋100空間內(nèi)各點的溫度，包括測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)10、采集處理電路單元20、轉(zhuǎn)換電路和輸出單元30。

測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)10包括掃描框架、測溫元件網(wǎng)絡單元以及滑動單元。

如圖1所示，掃描框架包括絕熱平板101、框架102以及設置在框架上的至少一個滑動件107。絕熱平板101上開設有用于安放測溫元件網(wǎng)絡單元的安裝點。本實施例中框架102為不銹鋼制作的矩形框架，用于將絕熱平板101套入其中。?；瑒蛹?07為滑環(huán)，本實施例為4個，分別設置在框架102的四個角上。

如圖2所示，測溫元件網(wǎng)絡單元包括多個測溫元件103，測溫元件103為32個，使用熱電偶作為本實施例的測溫元件，對應的絕熱平板101上開設有8行4列的一共32個安裝點，安裝點與測溫元件一一對應。

每個熱電偶都有2個相應的探頭圖中a和b，將每個熱電偶產(chǎn)生的電壓信號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。

如圖1所示，滑動單元用于帶動掃描框架水平掃描移動，包括4個水平滑桿106、4個支撐滑輪組件、8個卡槽105、2個驅(qū)動組件和1根鋼絲繩108。

4個水平滑桿106，通過8個卡槽105固定設置在房屋的第一內(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。滑動件107直接卡入到滑桿106中，水平滑動。

4個支撐滑輪組件，固定設置在房屋的第二內(nèi)壁上即圖1中的左右內(nèi)側(cè)壁上且四點共面，該支撐滑輪組件包括固定設置在第二內(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個驅(qū)動組件，設置在第二內(nèi)壁上即圖1中的左右內(nèi)側(cè)壁上，包括設置在第二內(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112的輸出軸，用于讓電機112旋轉(zhuǎn)而帶動該連接繩索108使得掃描框架在水平滑桿106上滑動掃描。

圖3為運算放大器的電路圖。

如圖3所示，采集處理電路單元20，具有32運算放大器分別和32個測溫元件103連接，該運算放大器的電路圖如圖3所示，具有和測溫元件103連接的輸入端和將運算放大后的信號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)字信號進行處理后輸出的單片機，單片機將數(shù)字信號傳輸給上位機(如電腦)后經(jīng)過得到每個采集點的溫度，最后顯示空間點-溫度的溫度場圖形。具體連接電路如圖4所示。將得到每個熱電偶產(chǎn)生的電壓放大值V_out，用4個ADC7606芯片(8通道16位ADC芯片)，通過將CONVST_A和CONVST_B接到同一個觸發(fā)引腳實現(xiàn)同步采樣，并且把busy引腳接到單片機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。再通過單片機和上位機的RS-232通信協(xié)議，把這些數(shù)字量并發(fā)送給上位機，再通過一定的換算關(guān)系得到每個采集點的溫度。

下面具體說明本實施例的溫度場測量裝置的裝設和使用方法。

第一步：以一種pvc材料(pvc材料導熱性差，不會對溫度場產(chǎn)生影響，而且也對測量影響較小)做成一個絕熱平面101，外面用不銹鋼框102固定，使板上等間距的留下32個點，有規(guī)律布置32個熱電偶103，布置成類似一張熱電偶網(wǎng)。

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

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的四個角上安裝4個滑輪109，并用第一支撐件110固定。

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

第七步：用細的鋼絲繩108分別把4個滑環(huán)107，與滑輪109，電機112連接在一起，如圖1所示，測量平面在左右2個電機112的帶動下，使其從待測空間100的左邊移動到右邊，再從右邊移動到左邊，實現(xiàn)循環(huán)掃描，從而測量出整個空間100的溫度場。

實施例的作用和有益效果

根據(jù)本實施例提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，通過測溫元件組網(wǎng)掃描的方式來測量空間內(nèi)各點的溫度，只需要一個裝置，一次掃描操作就能夠采集到空間內(nèi)的各點溫度，能夠用在對溫度控制要求較高的場合，操作方便而且省時省力。

進一步的，根據(jù)本實施例提供的測溫元件掃描網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具有pvc材料制作的絕熱平板，由于PVC材料導熱性差，不會對溫度場產(chǎn)生影響，所以對測量影響較小，進而測量結(jié)果比較準確。

更進一步的，本實施例提供的溫度場測量裝置，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，購置和實現(xiàn)起來都比較方便，價格低，同時技術(shù)也比較成熟。