温度传感器自适应分布式智能测量节点制造技术

本公开涉及一种温度传感器自适应分布式智能测量节点，所述节点拥有一个或多个端子接口，每个端子接口均可连接不同种类和不同型号的温度传感器；节点能够主动探测并自动识别温度传感器与传感器连接组件的连接关系及传感器参数并据此对接口功能电路、模拟信号处理电路及接线回路探测电路进行自动配置；根据所述温度传感器的型号自动匹配对应的温度测量转换模型从而获得感测温度并由通信单元交互至通信链路中，与链路中其他功能相同或不同的节点协同工作，形成分布式智能测控系统。本公开实施例无需改变任何软硬件即可对不同种类和不同型号的温度传感器进行自适应测量，具有高适应性、高灵活性、高效率和高可扩展性的特点。高效率和高可扩展性的特点。高效率和高可扩展性的特点。

【技术实现步骤摘要】
温度传感器自适应分布式智能测量节点


[0001]本公开涉及测量
，尤其涉及一种温度传感器自适应分布式智能测量节点。

技术介绍

[0002]温度监测是国防、工业、农业及科学研究等领域中非常重要的环节。常用的温度传感器有电阻式温度传感器和热电偶传感器两大类。电阻式温度传感器分为以PT100和PT1000为代表的电阻温度检测器(RTD)和NTC、PTC两大类热敏电阻温度传感器，使用时根据引线电阻影响大小制作成二、三、四线三种引线形式；热电偶根据制造材料和应用领域的不同分为S/R/B/N/K/E/J/T等多种类型。
[0003]由于温度传感器种类和型号众多，传统的温度监测节点一般是针对特定的传感器开发，现场适应性、灵活性、复用性较差。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一方面，提供了一种温度传感器自适应分布式智能测量节点，
[0005]所述节点包括传感器连接组件、接口功能电路、接线回路探测电路、模拟信号处理电路、数字信号处理单元及通信单元，所述接口功能电路与所述传感器连接组件、所述接线回路探测电路、所述模拟信号处理电路及所述数字信号处理单元相互连接，所述数字信号处理单元与所述接线回路探测电路、所述模拟信号处理电路、所述通信单元相互连接，其中：
[0006]所述传感器连接组件，包括一个或多个相同的端子接口，每个端子接口均可连接多种类型的温度传感器，各个端子接口包括多个端子；
[0007]所述数字信号处理单元，用于通过所述通信单元与外部通信链路通信，并对所述接口功能电路、所述接线回路探测电路及所述模拟信号处理电路进行控制，以：
[0008]主动探测并自动识别所述温度传感器与所述传感器连接组件的连接关系和所述温度传感器的传感器参数，其中，所述连接关系包括所述传感器的引线与所述端子接口中连接端子的连接关系，所述连接端子为所述端子接口的多个端子中的一个或多个；
[0009]根据所述连接关系和/或所述传感器参数对所述接口功能电路与所述模拟信号处理电路及所述接线回路探测电路中的一个或多个电路的电路参数进行自动配置；
[0010]根据所述温度传感器的型号自动匹配所述温度传感器对应的温度测量转换模型；
[0011]根据接收到的所述温度传感器的传感信号及所述温度测量转换模型得到所述温度传感器的感测温度。
[0012]在一种可能的实施方式中，所述主动探测并自动识别所述温度传感器与所述传感器连接组件的连接关系和所述温度传感器的传感器参数，包括：
[0013]利用所述接口功能电路依次建立所述端子接口的第一探测端子与所述模拟信号处理电路的第一输入端的连接关系、及所述端子接口的第二探测端子与所述模拟信号处理
电路的第二输入端的连接关系，其中，所以第一探测端子及所述第二探测端子均为所述端子接口的多个端子之一且互不相同；
[0014]根据各次配对的第一探测端子及第二探测端子对应的输出信号确定所述连接关系及所述传感器参数。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述接口功能电路包括多通道选择单元、恒流源、偏置电压源、偏置电压源切换单元、参考电阻及热电偶冷端补偿传感器，所述模拟信号处理电路包括可调增益放大器、模数转换器、电压基准源切换单元、电压基准源，根据所述连接关系和/或所述传感器参数对所述接口功能电路与所述模拟信号处理电路及所述接线回路探测电路中的一个或多个电路的电路参数进行自动配置，包括以下至少一种：
[0016]对所述多通道选择单元的通道选择信号进行自动配置，以执行以下操作的至少一种：建立所述恒流源与电流输入端子的连接关系、根据预设配对方式建立所述连接端子与所述可调增益放大器的输入端的连接关系、建立所述参考电阻与参考端子的连接关系，其中所述电流输入端子与所述参考端子为所述多个端子中的任意两个；
[0017]对所述偏置电压源切换单元的第一切换信号进行自动配置，以将偏置电压源施加到所述端子接口的多个端子的任意一个；
[0018]对所述电压基准源切换单元的第二切换信号进行自动配置，以为所述模数转换器选择模数转换的基准电压，所述基准电压为所述参考电阻上的分压或所述电压基准源的输出电压中的其中一个；
[0019]对所述可调增益放大器的增益进行自动配置。
[0020]在一种可能的实施方式中，所述温度传感器包括电阻式温度传感器、热电偶温度传感器，所述电阻式温度传感器包括二线制电阻式温度传感器、三线制电阻式温度传感器及四线制电阻式温度传感器，所述热电偶温度传感器包括S/R/B/N/K/E/J/T多种类型。
[0021]在一种可能的实施方式中，若根据所述连接关系和/或所述传感器参数确定所述温度传感器为二线制电阻式温度传感器，且，根据所述连接关系得到所述温度传感器的第一端连接于所述端子接口的第一连接端子，所述温度传感器的第二端连接于所述端子接口的第二连接端子，所述信号处理单元还用于：
[0022]对所述通道选择信号进行自动配置以建立所述恒流源与所述第一连接端子的连接关系、根据所述预设配对方式建立所述第一连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系、及所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第二输入端的连接关系、建立所述第二连接端子与所述参考电阻的第一端的连接关系；
[0023]对所述第二切换信号进行自动配置以建立所述参考电阻第一端与所述模数转换器的参考电压输入端的连接关系；
[0024]根据所述模数转换器的输出、所述模数转换器的量化位数、所述参考电阻的阻值、所述可调增益放大器的增益确定所述温度传感器的阻值；
[0025]根据所述温度传感的型号自动匹配得到对应的温度测量转换模型，所述温度测量转换模型包括第一电阻温度映射关系；
[0026]根据所述温度传感器的阻值及所述第一电阻温度映射关系得到所述感测温度。
[0027]在一种可能的实施方式中，若根据所述连接关系和/或所述传感器参数确定所述温度传感器为三线制电阻式温度传感器，且，根据所述连接关系得到所述温度传感器的第
一端连接于所述端子接口的第一连接端子，所述温度传感器的第二端连接于所述端子接口的第二连接端子，所述温度传感器的第三端连接于所述端子接口的第三连接端子，所述信号处理单元还用于：
[0028]对所述通道选择信号进行自动配置以建立所述恒流源与所述第一连接端子的连接关系、建立所述第三连接端子与所述参考电阻的第一端的连接关系；
[0029]对所述第二切换信号进行自动配置以建立所述参考电阻第一端与所述模数转换器的参考电压输入端的连接关系；
[0030]对所述通道选择信号进行自动配置以根据所述预设配对方式建立所述第一连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系，并建立所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第二输入端的连接关系，得到所述模数转换器的第一输出；
[0031]对所述通道选择信号进行自动配置以根据所述预设配对方式建立所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系，并建立所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度传感器自适应分布式智能测量节点，其特征在于，所述节点包括传感器连接组件、接口功能电路、接线回路探测电路、模拟信号处理电路、数字信号处理单元及通信单元，所述接口功能电路与所述传感器连接组件、所述接线回路探测电路、所述模拟信号处理电路及所述数字信号处理单元相互连接，所述数字信号处理单元与所述接线回路探测电路、所述模拟信号处理电路、所述通信单元相互连接，其中：所述传感器连接组件，包括一个或多个相同的端子接口，每个端子接口均可连接多种类型的温度传感器，各个端子接口包括多个端子；所述数字信号处理单元，用于通过所述通信单元与外部通信链路通信，并对所述接口功能电路、所述接线回路探测电路及所述模拟信号处理电路进行控制，以：主动探测并自动识别所述温度传感器与所述传感器连接组件的连接关系和所述温度传感器的传感器参数，其中，所述连接关系包括所述传感器的引线与所述端子接口中连接端子的连接关系，所述连接端子为所述端子接口的多个端子中的一个或多个；根据所述连接关系和/或所述传感器参数对所述接口功能电路与所述模拟信号处理电路及所述接线回路探测电路中的一个或多个电路的电路参数进行自动配置；根据所述温度传感器的型号自动匹配所述温度传感器对应的温度测量转换模型；根据接收到的所述温度传感器的传感信号及所述温度测量转换模型得到所述温度传感器的感测温度。2.根据权利要求1所述的节点，其特征在于，所述主动探测并自动识别所述温度传感器与所述传感器连接组件的连接关系和所述温度传感器的传感器参数，包括：利用所述接口功能电路依次建立所述端子接口的第一探测端子与所述模拟信号处理电路的第一输入端的连接关系、及所述端子接口的第二探测端子与所述模拟信号处理电路的第二输入端的连接关系，其中，所以第一探测端子及所述第二探测端子均为所述端子接口的多个端子之一且互不相同；根据各次配对的第一探测端子及第二探测端子对应的输出信号确定所述连接关系及所述传感器参数。3.根据权利要求1所述的节点，其特征在于，所述接口功能电路包括多通道选择单元、恒流源、偏置电压源、偏置电压源切换单元、参考电阻及热电偶冷端补偿传感器，所述模拟信号处理电路包括可调增益放大器、模数转换器、电压基准源切换单元、电压基准源，根据所述连接关系和/或所述传感器参数对所述接口功能电路与所述模拟信号处理电路及所述接线回路探测电路中的一个或多个电路的电路参数进行自动配置，包括以下至少一种：对所述多通道选择单元的通道选择信号进行自动配置，以执行以下操作的至少一种：建立所述恒流源与电流输入端子的连接关系、根据预设配对方式建立所述连接端子与所述可调增益放大器的输入端的连接关系、建立所述参考电阻与参考端子的连接关系，其中所述电流输入端子与所述参考端子为所述多个端子中的任意两个；对所述偏置电压源切换单元的第一切换信号进行自动配置，以将偏置电压源施加到所述端子接口的多个端子的任意一个；对所述电压基准源切换单元的第二切换信号进行自动配置，以为所述模数转换器选择模数转换的基准电压，所述基准电压为所述参考电阻上的分压或所述电压基准源的输出电压中的其中一个；
对所述可调增益放大器的增益进行自动配置。4.根据权利要求3所述的节点，其特征在于，所述温度传感器包括电阻式温度传感器、热电偶温度传感器，所述电阻式温度传感器包括二线制电阻式温度传感器、三线制电阻式温度传感器及四线制电阻式温度传感器，所述热电偶温度传感器包括S/R/B/N/K/E/J/T多种类型。5.根据权利要求4所述的节点，其特征在于，若根据所述连接关系和/或所述传感器参数确定所述温度传感器为二线制电阻式温度传感器，且，根据所述连接关系得到所述温度传感器的第一端连接于所述端子接口的第一连接端子，所述温度传感器的第二端连接于所述端子接口的第二连接端子，所述信号处理单元还用于：对所述通道选择信号进行自动配置以建立所述恒流源与所述第一连接端子的连接关系、根据所述预设配对方式建立所述第一连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系、及所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第二输入端的连接关系、建立所述第二连接端子与所述参考电阻的第一端的连接关系；对所述第二切换信号进行自动配置以建立所述参考电阻第一端与所述模数转换器的参考电压输入端的连接关系；根据所述模数转换器的输出、所述模数转换器的量化位数、所述参考电阻的阻值、所述可调增益放大器的增益确定所述温度传感器的阻值；根据所述温度传感的型号自动匹配得到对应的温度测量转换模型，所述温度测量转换模型包括第一电阻温度映射关系；根据所述温度传感器的阻值及所述第一电阻温度映射关系得到所述感测温度。6.根据权利要求4所述的节点，其特征在于，若根据所述连接关系和/或所述传感器参数确定所述温度传感器为三线制电阻式温度传感器，且，根据所述连接关系得到所述温度传感器的第一端连接于所述端子接口的第一连接端子，所述温度传感器的第二端连接于所述端子接口的第二连接端子，所述温度传感器的第三端连接于所述端子接口的第三连接端子，所述信号处理单元还用于：对所述通道选择信号进行自动配置以建立所述恒流源与所述第一连接端子的连接关系、建立所述第三连接端子与所述参考电阻的第一端的连接关系；对所述第二切换信号进行自动配置以建立所述参考电阻第一端与所述模数转换器的参考电压输入端的连接关系；对所述通道选择信号进行自动配置以根据所述预设配对方式建立所述第一连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系，并建立所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第二输入端的连接关系，得到所述模数转换器的第一输出；对所述通道选择信号进行自动配置以根据所述预设配对方式建立所述第二连接端子与所述可调增益放大器的第一输入端的连接关系，并建立所述第三连接端子与所述可调增益放大器的第二输入端的连接关系，得到所述模数转换器的第二输出；根据所述第一输出、第二输出、所述模数转换器的量化位数、所述参考电阻的阻值、所述可调增益放大器的增益确定所述温度传感器的阻值；根据所述温度传感的型号自动匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈非凡，陈猛，陈泽奇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：