[發(fā)明專利]風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的組合式測量裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010237901.4
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101936775A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭恩輝;陳樂;孫堅(jiān);高堅(jiān);鐘紹俊;徐紅偉;鄒超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量學(xué)院
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01K7/02;G01K7/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量溫度場的裝置及方法，具體涉及一種風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的組合式測量裝置及方法。

背景技術(shù)

風(fēng)筒是應(yīng)用領(lǐng)域最多、普及最為廣泛的電熱類家用電器產(chǎn)品之一。基于不同的需求，風(fēng)筒主要用于頭發(fā)的干燥和整形，也可供實(shí)驗(yàn)室、理療室及工業(yè)生產(chǎn)、美工等方面作局部干燥、加熱和理療之用。盡管，風(fēng)筒可能用途不同、型式不同或功能不同，但是，其對溫度場的溫度分布是最重要的、設(shè)計(jì)和使用中必須要考慮的問題之一。對溫度場的測量主要分為接觸式點(diǎn)群分布測量和非接觸式面陣直接測量。前者基于熱平衡原理測量被測介質(zhì)溫度，空間分布的溫度計(jì)(如熱電偶或熱電阻等)和被測介質(zhì)直接接觸，測溫精度高；后者基于熱輻射原理，主要包括紅外輻射傳感器和CCD工業(yè)相機(jī)等，常溫時(shí)測溫精度低，但適合非接觸式溫度場測量，實(shí)時(shí)性好，且測量過程不干擾被測溫度場。

目前對風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場測量方法主要為基于接觸式溫度傳感器(熱電偶、熱電阻等)的固定板上若干測試點(diǎn)的定點(diǎn)測量。這種接觸式點(diǎn)群分布測量方法具有測試設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、測溫精度高、受外界影響小等優(yōu)點(diǎn)。但是，這種方法僅以少數(shù)幾個(gè)測量點(diǎn)來表征溫度場，無法測得溫度場的全部特征。例如，當(dāng)溫度場極值區(qū)域沒有設(shè)置測量點(diǎn)，溫度場的極值溫度就無法測得。另外，受到接觸式溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間限制，當(dāng)風(fēng)場或溫度場發(fā)生變化時(shí)，這種測量方法無法實(shí)時(shí)獲得溫度場的變化信息。

紅外輻射傳感器雖然可直接測量具有一定面積的二維溫度場(熱電偶、熱電阻等傳統(tǒng)溫度傳感器只能測量單點(diǎn)的溫度)，但受發(fā)射率、環(huán)境溫度、大氣濕度、測量距離、周圍物體輻射等諸多因素影響，其測溫精度往往難以滿足實(shí)際測溫需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的組合式測量裝置及方法，以用于實(shí)時(shí)精確測量風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的溫度分布和溫度場的特征參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的組合式測量裝置包括底座、導(dǎo)軌、嵌有熱電偶的風(fēng)靶、風(fēng)筒、在線式紅外熱像儀、第一支架、第二支架、第三支架、多路采集儀和上位機(jī)；導(dǎo)軌固定在底座上；第一支架安裝在導(dǎo)軌上，風(fēng)筒通過第二支架安裝在導(dǎo)軌上，在線式紅外熱像儀通過第三支架安裝在導(dǎo)軌上；第一支架、第二支架、第三支架分別與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合；第一支架設(shè)有水平軸，風(fēng)靶安裝于水平軸上，風(fēng)靶與水平軸為旋轉(zhuǎn)配合，水平軸穿過風(fēng)靶的幾何中心且水平軸與風(fēng)靶的法線垂直；風(fēng)筒位于風(fēng)靶和在線式紅外熱像儀之間，風(fēng)筒的出風(fēng)口與風(fēng)靶上的熱電偶的測量端相對，風(fēng)筒的中心線穿過風(fēng)靶的幾何中心；在線式紅外熱像儀的鏡頭與風(fēng)靶上的熱電偶的測量端相對，在線式紅外熱像儀的鏡頭的光軸穿過風(fēng)靶的幾何中心；在線式紅外熱像儀的鏡頭位于風(fēng)筒的出風(fēng)口的上方；風(fēng)靶上的熱電偶與多路采集儀電連接，多路采集儀與上位機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接，上位機(jī)與在線式紅外熱像儀通過數(shù)據(jù)線連接。

利用本發(fā)明的組合式測量裝置測量風(fēng)筒出風(fēng)口溫度場的方法是包括如下步驟：

1)進(jìn)行在線式紅外熱像儀的角度測溫實(shí)驗(yàn)，確定風(fēng)靶的法線與在線式紅外熱像儀的光軸之間的夾角的允許范圍，以使在線式紅外熱像儀的測溫精度滿足設(shè)定要求；

2)將風(fēng)靶繞第一支架的水平軸旋轉(zhuǎn)一角度后固定，使得風(fēng)靶與豎直方向的夾角與步驟1)得到的風(fēng)靶的法線與在線式紅外熱像儀的光軸之間的夾角的允許范圍對應(yīng)；

3)開啟風(fēng)筒的電源對風(fēng)靶的出風(fēng)口的溫度場進(jìn)行測量，上位機(jī)實(shí)時(shí)獲取風(fēng)靶上的各熱電偶所測得的點(diǎn)溫度以及在線式紅外熱像儀捕獲到的風(fēng)靶的紅外溫度圖像；

4)上位機(jī)將采集到的風(fēng)靶的紅外溫度圖像按像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換為溫度矩陣，再利用同一時(shí)刻由風(fēng)靶上的各熱電偶所測得的點(diǎn)溫度與所述溫度矩陣中對應(yīng)的紅外點(diǎn)溫度的溫度差的平均值對所述溫度矩陣進(jìn)行整體修正；

5)根據(jù)步驟4)得到的修正后的溫度矩陣獲得風(fēng)靶的出風(fēng)口的溫度場特征，所述溫度場特征包括平均溫度、最高溫度、最低溫度、最大溫度梯度、溫度極值和溫度極值點(diǎn)數(shù)目，最后將所述修正后的溫度矩陣和溫度場特征作為測量結(jié)果輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：