基于振弦式温度传感器的温度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于振弦式温度传感器的温度测量方法及系统，所述方法包括：获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值；获取所述钢弦的相对应变值；基于热膨胀差值和相对应变值，并通过转换公式转换得到温度变化量的表达式；获取钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量；将振动频率变化量输入温度变化量的表达式中，以计算出环境温度变化量；基于环境温度变化量并结合基准温度计算出实时环境温度。通过本申请，不仅解决了不同控制器之间容易相互干扰以及不同信号源之间会串扰的问题，同时基于振弦式温度传感器来测量环境温度，还有利于提升测量精度，以满足更多工业控制需求。以满足更多工业控制需求。以满足更多工业控制需求。

【技术实现步骤摘要】
基于振弦式温度传感器的温度测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及温度测量
，特别涉及一种基于振弦式温度传感器的温度测量方法及系统。

技术介绍

[0002]温度采集及控制广泛运用在工业控制的各个领域，尤其是在冶金、化工、机械加工、工业制造等领域，在这些领域，温度对测量或加工的影响非常明显，温度采集及控制的好坏、 运行性能的合适与否，将直接影响到产品质量、设备运行效率等。
[0003]在温度采集时，工业上通常采用热电阻或热电偶的温度传感器将温度转换为电信号，然后使用专业的温度检测系统进行检测，并以此进行温度控制，在温度控制时，温度检测的精度和可靠性则尤为重要。在PLC市场中，就有专门用于这类温度采集及控制的温度模块，该温度模块通过模数转换（ADC）处理单元采样，将温度传感器产生的电信号转换为数字信号，然后传送到控制系统中，再换算为温度值，最终实现温度检测。
[0004]由于工业现场环境通常比较恶劣，不同控制器之间往往相互存在干扰，不同信号源之间也容易产生串扰，影响温度检测及控制系统的可靠性和精度，同时，在常态下，采用热电阻或者热电偶的温度传感器的温度测量精度一般为
±
0.5℃，仍无法满足部分工业控制需求。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提一种基于振弦式温度传感器的温度测量方法及系统，以解决现有技术中的不足。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于振弦式温度传感器的温度测量方法，所述方法包括：获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值，并通过振弦原理获取所述钢弦的相对应变值；基于所述热膨胀差值和所述相对应变值，并通过转换公式转换得到温度变化量的表达式；获取所述钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量，将所述振动频率变化量输入所述温度变化量的表达式中，以计算出环境温度变化量；基于所述环境温度变化量并结合基准温度计算出实时环境温度。
[0007]本专利技术的有益效果是：通过获取钢弦与毛细管之间的热膨胀差值，以及通过振弦原理获取到钢弦的相对应变值，基于热膨胀差值和相对应变值，并利用转换公式转换得到温度变化量的表达式，然后将钢弦因环境温度引起的振动频率变化量输入至温度变化量的表达式中，计算出环境温度变化量，从而得到实时环境温度，区别于现有技术，不仅解决了不同控制器之间容易相互干扰以及不同信号源之间会串扰的问题，同时基于振弦式温度传感器来测量环境温度，还有利于提升测量精度，以满足更多工业控制需求。
[0008]优选的，所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数之间的差异幅值大于40％。
[0009]优选的，所述获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值的步骤包括：分别计算出所述钢弦和所述毛细管因环境温度变化引起的热胀变形值；基于所述钢弦和所述毛细管的热胀变形值计算出所述钢弦与所述毛细管之间的热膨胀差值；所述热膨胀差值的计算公式如下所示：其中，为所述热膨胀差值，分别为所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数，分别为所述钢弦和所述毛细管的长度，为所述环境温度变化量。
[0010]优选的，所述转换公式的表达式如下所示：其中，为所述钢弦的密度，为所述钢弦的弹性模量，为所述钢弦的振动频率变化量。
[0011]优选的，所述获取所述钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量的步骤包括：获取基准温度下所述钢弦对应的基准振动频率；通过感应线圈采集所述钢弦因环境变化引起的实时振动频率；计算所述实时振动频率与所述基准振动频率的差值，得到所述钢弦的振动频率变化量。
[0012]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种基于振弦式温度传感器的温度测量系统，所述系统包括：第一获取模块，用于获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值，并通过振弦原理获取所述钢弦的相对应变值；得到模块，用于基于所述热膨胀差值和所述相对应变值，并通过转换公式转换得到温度变化量的表达式；第二获取模块，用于获取所述钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量，将所述振动频率变化量输入所述温度变化量的表达式中，以计算出环境温度变化量；计算模块，用于基于所述环境温度变化量并结合基准温度计算出实时环境温度。
[0013]优选的，所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数之间的差异幅值大于40％。
[0014]优选的，所述第一获取模块包括：第一计算单元，用于分别计算出所述钢弦和所述毛细管因环境温度变化引起的热胀变形值；第二计算单元，用于基于所述钢弦和所述毛细管的热胀变形值计算出所述钢弦与所述毛细管之间的热膨胀差值；所述热膨胀差值的计算公式如下所示：
其中，为所述热膨胀差值，分别为所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数，分别为所述钢弦和所述毛细管的长度，为所述环境温度变化量。
[0015]优选的，所述转换公式的表达式如下所示：其中，为所述钢弦的密度，为所述钢弦弹性模量，为所述钢弦的振动频率变化量。
[0016]优选的，所述第二获取模块包括：获取单元，用于获取基准温度下所述钢弦对应的基准振动频率；采集单元，用于通过感应线圈采集所述钢弦因环境变化引起的实时振动频率；第三计算单元，用于计算所述实时振动频率与所述基准振动频率的差值，得到所述钢弦的振动频率变化量。
[0017]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]图1为本专利技术第一实施例提供的基于振弦式温度传感器的温度测量方法的流程图；图2为本专利技术第二实施例提供的基于振弦式温度传感器的温度测量系统的结构框图。
[0019]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0020]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
[0022]在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相
同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0023]除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于振弦式温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述方法包括：获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值，并通过振弦原理获取所述钢弦的相对应变值；基于所述热膨胀差值和所述相对应变值，并通过转换公式转换得到温度变化量的表达式；获取所述钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量，将所述振动频率变化量输入所述温度变化量的表达式中，以计算出环境温度变化量；基于所述环境温度变化量并结合基准温度计算出实时环境温度。2.根据权利要求1所述的基于振弦式温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数之间的差异幅值大于40％。3.根据权利要求1所述的基于振弦式温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述获取钢弦与毛细管之间所形成的热膨胀差值的步骤包括：分别计算出所述钢弦和所述毛细管因环境温度变化引起的热胀变形值；基于所述钢弦和所述毛细管的热胀变形值计算出所述钢弦与所述毛细管之间的热膨胀差值；所述热膨胀差值的计算公式如下所示：其中，为所述热膨胀差值，分别为所述钢弦和所述毛细管的线膨胀系数，分别为所述钢弦和所述毛细管的长度，为所述环境温度变化量。4.根据权利要求3所述的基于振弦式温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述转换公式的表达式如下所示：其中，为所述钢弦的密度，为所述钢弦弹性模量，为所述钢弦的振动频率变化量。5.根据权利要求1所述的基于振弦式温度传感器的温度测量方法，其特征在于，所述获取所述钢弦因环境温度变化引起的振动频率变化量的步骤包括：获取基准温度下所述钢弦对应的基准振动频率；通过感应线圈采集所述钢弦因环境变化引起的实时振动频率；计算所述实时振动频率与所述基准振动频率的差值，得到所述钢弦的振动频率变化量。6.一种基于振弦式温度传感器的温度测量系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹全锦，王淳，刘付鹏，王辅宋，金亮，刘文峰，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：