用于动态温度测量的时域校准方法技术

本发明专利技术公开了一种双电偶温度测量装置及用于动态温度测量的时域校准方法，包括能量供应单元、采样处理单元、数据处理单元和数据传输单元，其特征在于，采样处理单元中还包括一种温度测量电路；所述能量供应单元在优化管理模式下对其余单元进行电源供应，所述采样处理单元进行温度测量的数据采集和动态温度的补充，然后将测量的数据传递给所述数据处理单元进行数据的存储和进一步传递，最终通过数据传输单元通过射频媒介进行节点数据的无线传输和交换。本发明专利技术实现了热电偶温度测量的动态校准，避免了对被测场进行二次测量的问题，保证了温度测量数据的完整性。

Time domain calibration method for dynamic temperature measurement

【技术实现步骤摘要】
用于动态温度测量的时域校准方法本专利为分案申请，原申请的信息如下，名称：一种双电偶温度测量装置，申请号201910144982.4，申请日：2019-02-27。
本专利技术涉及一种温度测量技术，尤其是一种双电偶温度测量装置。
技术介绍
随着工业生产水平的不断发展，温度测量技术也在逐渐成为技术水平的一项重要指标。不论是工农业中的普通生产，还是国防、航空航天这种需要对温度进行精准控制的领域，对温度测量值的精确了解越来越有必要。在实际的生产和科技研究当中，更需要关注的是对动态温度的测量和数值处理。因为很多温度场都是在较为恶劣的测量环境中，如果无法对动态温度进行准确实时的测量，很可能会导致温度对生产设备的损伤，甚至引起巨额经济损失和人员伤亡。因此，对于动态温度的测量研究是十分有必要的。热电偶作为温度测量中的重要器件，一直因为准确度较高受到青睐。但是在对动态温度的测量中，由于装置的固定性，很难直接完成对动态温度的一次性准确测量。同时，由于结构简单，热电偶测量电路自身或者被测场产生的干扰很可能会对热电偶的测量过程造成较大的影响，这也会进一步导致到热电偶测量的准确性和测量数值的可信度不高。为了更好地完成对动态温度的准确测量，需要对传统的热电偶测量装置进行进一步的改进和算法研究，从而完成更加精确和完成的温度测量。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种双电偶温度测量装置，以解决上述问题。技术方案：一种双电偶温度测量装置，包括能量供应单元、采样处理单元、数据处理单元和数据传输单元，其中，采样处理单元中还包括一种温度测量电路；能量供应单元，主要可以分为供电电源和能量管理两个模块，通过能量管理模块对电源的电流进行控制，为整个装置的运行提供合理的能源支持，所述能量管理模块对所述供电电源的电量使用进行优化管理，实现最大可能性的经济化效应；采样处理单元，通过设置温度测量电路对被测场进行温度的实时测量，并通过A/D转换模块对测量数据进行模电转换，从而完成采样工作，为后续数据处理提供数据；数据处理单元，为了减小成本，主要使用功率较小的微处理器对数据进行初步数据，在总控制端的管理下，对所需数据进行必要的传输和存储工作；数据传输单元，实现节点之间数据的无线传输和交换，主要通过射频、超声波或者光波这三种传输媒介；温度测量电路，包括热电偶TC1、热电偶TC2、运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、集成芯片U4、集成芯片U5、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、MOS管M1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、蜂鸣器BUZ1、开关SW1和开关SW2，所述电感L1的一端与所述集成芯片U4的第一引脚连接，所述电感L1的另一端与所述集成芯片U4的第十三引脚连接，所述集成芯片U4的第二引脚与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与所述开关SW1的一端连接，所述集成芯片U4的第三引脚与所述集成芯片U4的第六引脚、所述集成芯片U4的第九引脚、所述集成芯片U4的第十一引脚均为断路，所述集成芯片U4的第四引脚与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端分别与所述集成芯片U4的第十二引脚、所述电阻R10的一端连接，所述集成芯片U4的第五引脚与电压信号VCC连接，所述集成芯片U4的第七引脚与所述开关SW2的一端连接，所述集成芯片U4的第八引脚与所述电感L2的一端连接，所述集成芯片U4的第十引脚与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述电感L2的另一端均接地，所述集成芯片U4的第十四引脚与所述热电偶TC1的负极连接，所述热电偶TC1的正极与所述运算放大器U1的第三引脚连接，所述运算放大器U1的第二引脚与所述电阻R3的一端连接，所述运算放大器U1的第四引脚与所述运算放大器U1的第七引脚均为断路，所述运算放大器U1的第六引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述集成芯片U5的第五引脚、所述MOS管M1的G极连接，所述集成芯片U5的第七引脚与所述电阻R10的另一端连接，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R4的一端、所述电容C1的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述MOS管M1的S极连接，所述电阻R2的一端与所述MOS管M1的D极连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器U2的第六引脚连接，所述运算放大器U2的第四引脚与所述运算放大器U2的第七引脚均为断路，所述运算放大器U2的第三引脚分别与所述电阻R5的一端、所述电阻R11的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述电容C2的一端、所述电阻R12的一端、所述热电偶TC2的负极连接，所述电容C2的另一端接地，所述热电偶TC2的正极与所述开关SW1的另一端连接，所述电阻R12的另一端与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端与所述三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极与所述电阻R11的另一端连接，所述三极管Q2的集电极与所述蜂鸣器BUZ1的一端连接，所述蜂鸣器BUZ1的另一端与所述开关SW2的另一端连接，所述运算放大器U2的第二引脚与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极分别与所述电感L4的一端、所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的基极分别与所述电感L3的一端、所述运算放大器U3的第二引脚连接，所述电感L4的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与所述电感L3的另一端连接，所述运算放大器U3的第四引脚和所述运算放大器U3的第七引脚均为断路，所述运算放大器U3的第六引脚与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与电压信号VOUT、所述集成芯片U5的第六引脚连接，所述运算放大器U3的第三引脚与所述集成芯片U5的第四引脚连接，所述集成芯片U5的第三引脚为断路，所述集成芯片U5的第二引脚与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述集成芯片U5的第一引脚连接，所述集成芯片U5的第八引脚与电压信号VCC连接。根据本专利技术的一个方面，所述热电偶TC1对被测场进行连续的实时温度测量，并将测量数据传递给所述集成芯片U4，通过与可闭支路上的所述热电偶TC2的测量数据进行比较，避免了丢失突变的温度数据，保证对动态温度的全面测量。根据本专利技术的一个方面，所述二极管D1是稳压二极管，通过与所述集成芯片U4连接，在稳定低压时保证高阻值特性，从而保护所述热电偶TC2的测量支路不因高压产生损坏。根据本专利技术的一个方面，所述MOS管M1通过连接所述热电偶TC1和所述热电偶TC2的温度测量支路，利用自身的电场反转特性，当二者的温度转换数据在安全范围内时，所述MOS管M1稳定在G极上积累正电荷，否则积累负电荷，从而更新温度实时测量数据。根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于动态温度测量的时域校准方法，其特征在于，包括：/n步骤1、用Laplace形式表示温度测量的各个数据，根据动态系统的表示模式，系统的输入量用a（s）表示，系统的输出量用b（s）表示，系统的传递函数用H（s）表示，系统的输入端误差量用的d1（s）表示，系统的输出端误差量用的d2（s）表示，系统误差为d3（s）；/n步骤2、建立温度测量的误差公式并从中分析动态测量的误差数据；/n步骤21、根据动态系统的表示形式，温度测量的误差公式可以进一步表示为：/nb（s）=H（s）[a(s)+d1(s)]+d2(s)+d3(s) （1）/n步骤22、由于误差本质的一致性，动态误差和静态误差都可以理解成测量值与真值之间的差异，但是由于动态误差中包含了随机性和动态性，所以需要与静态误差相区分之后进行具体的数据处理；/n根据式1，对公式进行变形之后可以得到:/nb（s）=H（s）a(s)+[H(s)d1(s)+d2(s)+d3(s)] (2)/n由于温度测量的瞬变温度的值较大，通常情况下，认为静态误差的数值相比之下可以忽略不计，所以只含有动态误差的系统输出值b1（s）可以直接表示成：/nb1（s）=H（s）a(s) (3)/n步骤23、根据传递函数建立模型可以得知：/nH（s）=B（s）/A（s） （4）/n其中，B（s）是系统输出总量的Laplace变换形式，A（s）系统输入总量的Laplace变换形式，由于H（s）的计算方式是温度测量模型在频域内的正弦输入信号的稳态响应，这种计算模式直接丢失了对温度瞬态变化的计算，所以导致温度测量的数据丢失；为了不影响系统的直接测量，同时增加瞬态温度的测量数据，可以对A（s）的计算进行阶跃函数增加。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于动态温度测量的时域校准方法，其特征在于，包括：
步骤1、用Laplace形式表示温度测量的各个数据，根据动态系统的表示模式，系统的输入量用a（s）表示，系统的输出量用b（s）表示，系统的传递函数用H（s）表示，系统的输入端误差量用的d1（s）表示，系统的输出端误差量用的d2（s）表示，系统误差为d3（s）；
步骤2、建立温度测量的误差公式并从中分析动态测量的误差数据；
步骤21、根据动态系统的表示形式，温度测量的误差公式可以进一步表示为：
b（s）=H（s）[a(s)+d1(s)]+d2(s)+d3(s)（1）
步骤22、由于误差本质的一致性，动态误差和静态误差都可以理解成测量值与真值之间的差异，但是由于动态误差中包含了随机性和动态性，所以需要与静态误差相区分之后进行具体的数据处理；
根据式1，对公式进行变形之后可以得到:
b（s）=H（s）a(s)+[H(s)d1(s)+d2(s)+d3(s)](2)
由于温度测量的瞬变温度的值较大，通常情况下，认为静态误差的数值相比之下可以忽略不计，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，
申请(专利权)人：南京瑞贻电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32