[發(fā)明專利]噪聲式水溫控制裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210026355.9
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102566619A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪孟金
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水溫控制裝置，尤其涉及一種利用水中的噪聲信號對水溫進(jìn)行自動(dòng)控制的“噪聲式水溫控制電路”。

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背景技術(shù)

檢測水溫、控制水溫，?是人們在生活和生產(chǎn)中最常見的技術(shù)手段之－。大功率廣播發(fā)射機(jī)、雷達(dá)發(fā)射機(jī)的水冷卻系統(tǒng)，飲水機(jī)、熱水器、內(nèi)燃機(jī)（例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）的冷卻水等，都要采用檢測水溫、控制水溫的技術(shù)手段。

檢測水溫或控制水溫，必須用溫度傳感器（Temperature?sensor）。由于溫度檢測的普遍性，溫度傳感器的使用量在各種傳感器中高居首位。

高檔設(shè)備例如雷達(dá)發(fā)射機(jī)的水冷卻系統(tǒng)，常用下列類型的溫度傳感器：熱敏電阻溫度傳感器例如MF53-1、鉑電阻Pt100溫度傳感器、集成模擬溫度傳感器例如AD590、集成數(shù)字溫度傳感器例如MAX6575；簡易的設(shè)備例如飲水機(jī)則普遍采用突跳式雙金屬片（例如KSD301）作溫度傳感器。

上述的溫度傳感器，精度均可滿足所在設(shè)備的控制要求，但普遍存在下列重大的技術(shù)缺陷：熱慣性大、響應(yīng)時(shí)間長。

所述的MF53-1、Pt100、AD590、?MAX6575等溫度傳感器，為了傳感水溫，必須在原有封裝（例如MF53-1原有封裝與普通電阻器近似、AD590則與三極管外形相同）的基礎(chǔ)上進(jìn)行再封裝，再封裝形式－般為：外殼用金屬材料，殼內(nèi)填充絕緣材料例如環(huán)氧樹脂。眾所周知，絕緣材料是熱的不良導(dǎo)體，由于絕緣材料的隔熱作用，就使所述的溫度傳感器“熱慣性大、響應(yīng)時(shí)間長”（?以下簡稱熱時(shí)間常數(shù)）。

溫度傳感器“熱慣性大、熱時(shí)間常數(shù)長”?的缺陷,?在許多場合會影響其所在設(shè)備的性能。?例如,在固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)中,?功率晶體管的結(jié)溫每增加10℃,?其可靠性就將下降60%。飲水機(jī)普遍采用的突跳式雙金屬片（例如KSD301）,是貼在飲水機(jī)加熱容器壁上的,?其感溫的時(shí)間則更長。

近年來逐步使用的紅外測溫傳感器的熱慣性幾乎為零,?但無論諸如雷達(dá)冷卻水還是諸如飲水機(jī)中的水都是密閉于容器（或管道）中,?紅外測溫傳感器只能測盛水容器的壁溫,?而水溫傳導(dǎo)至容器壁需要傳導(dǎo)時(shí)間,?同時(shí)容器壁會散熱而不能真實(shí)反映容器內(nèi)的水溫,?因此,?即使用價(jià)格昂貴的紅外測溫傳感器也不能根本性地解決“熱慣性大、熱時(shí)間常數(shù)長”?的問題。

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,?本發(fā)明要達(dá)到的目標(biāo)是：利用水中的噪聲信號的特性,?設(shè)計(jì)－種可以檢測即時(shí)溫度并對水溫進(jìn)行即時(shí)自動(dòng)控制的“噪聲式水溫控制電路”。

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發(fā)明內(nèi)容

眾所周知，除純凈水以外的水，例如自來水、江河水、工業(yè)或生活污水都是具有一定導(dǎo)電能力的物質(zhì)（雷達(dá)發(fā)射機(jī)的冷卻水,?雖然是經(jīng)凈化處理,?電阻率較高,?但不是“純凈水”?仍有一定的導(dǎo)電能力），其含有離子、水合電子（hydrated??elecctron或eaq）等多種帶電微粒。這些帶電微粒受熱、光、電磁場等作用，會產(chǎn)生熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲等多種噪聲。根據(jù)《概率論》和熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)理論等方法可以證明，水中的噪聲是功率頻譜密度均勻、與頻率無關(guān)的白噪聲，其電壓均方值為Un²=4KTRB…………………………………………………（1）

（1）式中：K為波爾茲曼常數(shù)：1.38×10^-23焦耳/度（絕對溫度）；

??????????T為水的溫度，以絕對溫度計(jì)量；

??????????R為水的等效電阻；

??????????B為測試設(shè)備的通頻帶。

（1）式表明，所述的水中存在數(shù)值為Un的噪聲電壓,?并且,?該噪聲電壓Un的均方值Un^2?與水溫T（絕對溫度）成正比。用示波器則可直觀地顯示該噪聲電壓Un，圖1是上海地區(qū)自來水在室溫為32℃時(shí)的噪聲波形圖。

所述的噪聲電壓Un（以下稱噪聲信號Un）的特征是：

1、?????????與水溫同步變化,?其均方值Un^2?與水溫T（絕對溫度）成正比；

2、?????????無熱慣性，熱時(shí)間常數(shù)（熱響應(yīng)時(shí)間）為零;

3、?????????若用作控制信號,?則可實(shí)現(xiàn)對水溫的“即時(shí)控制”。

本發(fā)明就是一種利用所述的噪聲信號Un來實(shí)現(xiàn)對水溫自動(dòng)控制的裝置。

本發(fā)明由容器（或管道）AV、接地電極AE、傳感電極AK、耦合電容C3、放大電路20、檢波電路30、溫度設(shè)定電路40、執(zhí)行電路50及直流電源10組成；