[發明專利]一種傳感器以及用其測量內部溫度的方法無效

申請號：	201110454166.7	申請日：	2011-12-30
公開（公告）號：	CN103185646A	公開（公告）日：	2013-07-03
發明（設計）人：	范順杰;郭旻;卓越	申請（專利權）人：	西門子公司
主分類號：	G01K11/24	分類號：	G01K11/24
代理公司：	北京康信知識產權代理有限責任公司 11240	代理人：	李慧
地址：	德國***	國省代碼：	德國;DE
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種傳感器以及測量內部溫度方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種傳感器，尤其是一種超聲波傳感器。此外，本發明還涉及使用該傳感器測量內部溫度的方法。

背景技術

許多行業都需要以非侵入(non-invasive)的方式監控某一對象的溫度，特別是不易直接接觸的測點的溫度。例如，在電力行業開關柜的應用中，連接表面的腐蝕會導致連接處的接觸電阻增高，進而致使連接處的溫度增高。如果不及時處理，會造成短路等系統故障。因此，需要對發電、輸電以及配電的許多組件進行連續監測以防止故障發生。有時溫度增高的熱點會處于傳統傳感器(例如熱電偶)不可及的位置，例如電力高壓開關觸頭及母線連接點。發生短路故障時，由于熱傳導的滯后效應，這些位置的溫度與外表面溫度可能會相差幾百度。若能對物體內部溫度進行測量，則可實時了解開關狀態，及時防范可能出現的故障。采用已有的溫度傳感器，例如熱電偶、電阻溫度傳感器(RTD)、半導體、超聲波以及光纖等，需要在測量中解決高壓絕緣的問題。紅外攝像機能借助熱成像技術以非接觸的方式發現熱點。然而，工業級紅外攝像機的價格昂貴且安裝和維護復雜，并容易受到被測對象表面灰塵的干擾。此外，這些現有技術都只能測量被測對象的外表面溫度，對高壓開關的觸頭、母線等的內部溫度無法直接測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種傳感器，其能夠以非侵入的方式對傳統傳感器不可及的位置的內部溫度進行測量，且以較低的成本制造、安裝和維護。這種傳感器包括一個超聲波換能器和一個阻尼器，其中所述阻尼器用于連接在所述超聲波換能器和被測對象之間。所述超聲波換能器借助所述阻尼器向被測對象發射超聲波并接收所述超聲波的反射波。阻尼器可以使得超聲波換能器發射出的超聲波進入被測對象，并使該超聲波換能器能夠接收到該超聲波在被測對象另一側的表面產生的反射波。

依據本發明的一個方面，所述傳感器還包括一個耦合器。所述耦合器可連接在所述阻尼器和被測對象之間。耦合器有利于超聲波進入被測對象。

依據本發明的另一方面，所述阻尼器的厚度小于2mm。

依據本發明的再一方面，所述傳感器還包括一個殼體。所述超聲波換能器、所述阻尼器以及所述耦合器封裝在所述殼體內，所述殼體可通過與被測對象焊接或粘結來將所述傳感器固定到被測對象。殼體為傳感器內的各種組件提供保護，并使得傳感器形成模塊以方便使用。

依據本發明的又一方面，所述傳感器還包括一個位于所述超聲波換能器和所述殼體之間的彈簧。彈簧將超聲波換能器、阻尼器和耦合器擠壓在被測對象的表面上，有利于超聲波及其反射波在不同組件中的傳播。

依據本發明的又一方面，所述傳感器還包括一個可與問答器通信的無線變送器。無線變送器使得傳感器可以無線方式接收和發送信號。

依據本發明的又一方面，所述超聲波換能器為壓電換能器或掠面體波換能器。

依據本發明的又一方面，所述超聲波換能器為叉指換能器。所述叉指換能器與所述阻尼器形成一個整體。整體的設計使得超聲波換能器的結構更加緊湊。

依據本發明的又一方面，所述超聲波換能器與一個天線連接。超聲波換能器直接與天線連接使得傳感器的結構更加緊湊。

依據本發明的又一方面，所述阻尼器由鈮酸鋰制成。

本發明的目的還在于提供一種測量內部溫度的方法，以非侵入的方式對傳統傳感器不可及的位置的內部溫度進行測量。這種測量內部溫度的方法使用上述的傳感器，包括：

步驟1：將所述傳感器固定到被測對象一側的表面；

步驟2：所述傳感器向被測對象發射超聲波；