一种测温元件扫描网络结构以及温度场测量装置的制作方法

本发明设计了一种空间温度场测量装置，用于测量空间温度场，属于温度测量领域。

背景技术：

目前，测温的方法有很多，主要包括：接触式测温和非接触式测温两种。测温传感器按传感器构成及测量原理的不同，可以分为以下几种：

(1)热敏电阻传感器，依靠半导体材料的温度特性或金属的电阻特性制成，具有体积小，灵敏度高，反应速度快等特点，但成本稍贵。

(2)热电偶温度传感器，基于热电效应原理，测量精度较高，测量范围大，成本低，应用范围广泛。

(3)红外测温，利用红外辐射与物体温度之间的关系，实现非接触温度测量，但测量设备成本较高，精度及稳定性稍差。

上述温度传感器多用在物体单一点的温度测量中，如需对空间温度场进行测量，如存放重要光学器件的仓库、光学仪器生产厂房等，上述单一的传感器很难实现测量需求，需要一次布置多个传感器并且多次、多点采样才能获得温度场的各点温度数据，操作不便而且费时费力。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提出了一种测温元件扫描网络单元以及温度场测量装置，使用本发明的测温元件扫描网络单元在需要测定的空间内扫描采样获取多个采样空间点的温度的采样信号，然后由温度场测量装置得到各点的温度，并经过后续的空间对应处理得到测样空间内的空间点-温度对应而成的温度场。

一种测温元件扫描网络结构，用于设置在由第一内壁和与第一内壁垂直的第二内壁组成的房屋内扫描、测量房屋空间内各点的温度，其特征在于，包括：扫描框架，包括框架和设置在框架上的至少一个滑动件；测温元件网络单元，包括多个设置在框架上且彼此相连的测温元件，用于测量温度信号；以及滑动单元，用于带动扫描框架水平扫描移动，其中，滑动单元包括：滑杆，固定设置在房屋的第一内壁上，滑杆用于让滑动件滑动；至少一个支撑滑轮组件，固定设置在房屋的第二内壁上，该支撑滑轮组件包括固定设置在第二内壁上的第一支撑件和与该第一支撑件连接的滑轮；至少一个驱动组件，设置在第二内壁上，包括设置在第二内壁上的第二支撑件和与该第二支撑件连接的电机；以及连接绳索，穿过框架和滑轮、电机的输出轴，用于让电机旋转而带动该连接绳索使得扫描框架在滑杆上滑动扫描。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，滑动单元还包括多个卡槽，该卡槽的一端固定设置在房屋内，而另一端连接在滑杆的一端，用于将滑杆固定在第一内壁上。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，连接绳索分为两股，用来直接和框架的两端连接。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，框架为矩形框架，对应的在该矩形框架的四个角分别设置有四个滑动件。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：

其中，测温元件为热敏电阻或热电偶。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，多个测温元件是等间距的呈行列式地排列设置在框架内。

本发明提供的测温元件扫描网络单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，扫描框架还包括绝热平板，该绝热平板上开设有用于安放测温元件的安装点。

本发明提供的测温元件扫描网络结构，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，第一支撑件、第二支撑件共面设置。

本发明还提供一种温度场测量装置，其特征在于，包括：测温元件扫描网络结构，包括多个测温元件；采集处理电路单元，具有多个运算放大器，该运算放大器具有和测温元件连接的输入端和将运算放大后的信号V_out输出的输出端；以及转换电路和输出单元，具有和采集处理电路单元的各个输出端连接的模数转换模块和将该模数转换模块输出的数字信号进行处理后输出的单片机，单片机将数字信号传输给上位机后得到每个采集点的温度，其中，测温元件扫描网络单元为上述的测温元件扫描网络结构。

本发明提供的温度场测量装置，还可以具有这样的特征：其中，模数转换模块选用ADC7606芯片。

发明作用与效果

根据本发明提供的测温元件扫描网络结构，通过测温元件组网扫描的方式来测量空间内各点的温度，只需要一个装置，一次扫描操作就能够采集到空间内的各点温度，能够用在对温度控制要求较高的场合，操作方便而且省时省力。

附图说明

图1为本发明的温度场测量装置的结构示意图；

图2为扫描框架示意图；

图3为运算放大器的电路图；以及

图4为转换电路和输出单元的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的测温元件扫描网络单元以及温度场测量装置的结构、原理、使用步骤、技术效果作具体阐述。

实施例

图1为本发明的温度场测量装置的结构示意图。

图2为扫描框架示意图。

如图1所示，温度场测量装置1设置在由第一内壁和与第一内壁垂直的第二内壁组成的房屋100内用于扫描、测量房屋100空间内各点的温度，包括测温元件扫描网络结构10、采集处理电路单元20、转换电路和输出单元30。

测温元件扫描网络结构10包括扫描框架、测温元件网络单元以及滑动单元。

如图1所示，扫描框架包括绝热平板101、框架102以及设置在框架上的至少一个滑动件107。绝热平板101上开设有用于安放测温元件网络单元的安装点。本实施例中框架102为不锈钢制作的矩形框架，用于将绝热平板101套入其中。滑动件107为滑环，本实施例为4个，分别设置在框架102的四个角上。

如图2所示，测温元件网络单元包括多个测温元件103，测温元件103为32个，使用热电偶作为本实施例的测温元件，对应的绝热平板101上开设有8行4列的一共32个安装点，安装点与测温元件一一对应。

每个热电偶都有2个相应的探头图中a和b，将每个热电偶产生的电压信号送到采集处理电路单元20来处理，用于得到V_out电压输出信号。

如图1所示，滑动单元用于带动扫描框架水平扫描移动，包括4个水平滑杆106、4个支撑滑轮组件、8个卡槽105、2个驱动组件和1根钢丝绳108。

4个水平滑杆106，通过8个卡槽105固定设置在房屋的第一内壁上，即图1中的上下内侧壁，即一个水平滑杆106的两端分别与卡槽105的一端连接，而卡槽105的另一端则直接固定在房屋的第一内壁上，即图1中的上下内侧壁。滑动件107直接卡入到滑杆106中，水平滑动。

4个支撑滑轮组件，固定设置在房屋的第二内壁上即图1中的左右内侧壁上且四点共面，该支撑滑轮组件包括固定设置在第二内壁上的第一支撑件110和与该第一支撑件连接的滑轮109。

2个驱动组件，设置在第二内壁上即图1中的左右内侧壁上，包括设置在第二内壁上的第二支撑件111和与该第二支撑件连接的电机112。

连接绳索108为钢丝绳，如图1所示，中部分为两股连接框架102和滑轮109、电机112的输出轴，用于让电机112旋转而带动该连接绳索108使得扫描框架在水平滑杆106上滑动扫描。

图3为运算放大器的电路图。

如图3所示，采集处理电路单元20，具有32运算放大器分别和32个测温元件103连接，该运算放大器的电路图如图3所示，具有和测温元件103连接的输入端和将运算放大后的信号V_out输出的输出端。

图4为转换电路和输出单元的电路结构示意图。

转换电路和输出单元30，具有和采集处理电路单元的各个输出端连接的模数转换模块104和将该模数转换模块输出的数字信号进行处理后输出的单片机，单片机将数字信号传输给上位机(如电脑)后经过得到每个采集点的温度，最后显示空间点-温度的温度场图形。具体连接电路如图4所示。将得到每个热电偶产生的电压放大值V_out，用4个ADC7606芯片(8通道16位ADC芯片)，通过将CONVST_A和CONVST_B接到同一个触发引脚实现同步采样，并且把busy引脚接到单片机外部中断引脚上来反映AD转换的过程，从而转换得到数字量。再通过单片机和上位机的RS-232通信协议，把这些数字量并发送给上位机，再通过一定的换算关系得到每个采集点的温度。

下面具体说明本实施例的温度场测量装置的装设和使用方法。

第一步：以一种pvc材料(pvc材料导热性差，不会对温度场产生影响，而且也对测量影响较小)做成一个绝热平面101，外面用不锈钢框102固定，使板上等间距的留下32个点，有规律布置32个热电偶103，布置成类似一张热电偶网。

第二步：针对热电偶，连接采集处理电路单元20、转换电路和输出单元30，以及最后单片机处理和上位机接收的各个部分。

第三步：在不锈钢框102上四角安装滑环107。

第四步：在房屋100内安放4根水平滑竿106，并且用卡槽105固定，滑环需扣在水平滑竿上。

第五步：在房屋100的四个角上安装4个滑轮109，并用第一支撑件110固定。

第六步：在空间的左右2个平面分别安放2个旋转电机112所示，并用第二支撑件111所示固定，注意旋转电机112要放在平面的中心位置，保证对称性；

第七步：用细的钢丝绳108分别把4个滑环107，与滑轮109，电机112连接在一起，如图1所示，测量平面在左右2个电机112的带动下，使其从待测空间100的左边移动到右边，再从右边移动到左边，实现循环扫描，从而测量出整个空间100的温度场。

实施例的作用和有益效果

根据本实施例提供的测温元件扫描网络结构，通过测温元件组网扫描的方式来测量空间内各点的温度，只需要一个装置，一次扫描操作就能够采集到空间内的各点温度，能够用在对温度控制要求较高的场合，操作方便而且省时省力。

进一步的，根据本实施例提供的测温元件扫描网络结构，具有pvc材料制作的绝热平板，由于PVC材料导热性差，不会对温度场产生影响，所以对测量影响较小，进而测量结果比较准确。

更进一步的，本实施例提供的温度场测量装置，由于使用的采集处理电路单元、转换电路和输出单元使用的都是成熟的电路和电子器件，购置和实现起来都比较方便，价格低，同时技术也比较成熟。