[發明專利]噪聲式水溫控制裝置

有效

• 申請號: 201210026356.3
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102566624A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 汪孟金
• 申請（專利權）人: 寧波市鎮海華泰電器廠
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發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行自動控制的“噪聲式水溫控制裝置”。

背景技術

檢測水溫、控制水溫，?是人們在生活和生產中最常見的技術手段之－。大功率廣播發射機、雷達發射機的水冷卻系統，飲水機、熱水器、內燃機（例如汽車發動機）的冷卻水等，都要采用檢測水溫、控制水溫的技術手段。

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。

高檔設備例如雷達發射機的水冷卻系統，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、集成數字溫度傳感器例如MAX6575；簡易的設備例如飲水機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備的控制要求，但普遍存在下列重大的技術缺陷：熱慣性大、響應時間長！

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）的基礎上進行再封裝，再封裝形式－般為：外殼用金屬材料，殼內填充絕緣材料例如環氧樹脂。眾所周知，絕緣材料是熱的不良導體，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、響應時間長”（?以下簡稱熱時間常數）。

溫度傳感器“熱慣性大、熱時間常數長”?的缺陷,?在許多場合會影響其所在設備的性能。?例如,在固態雷達發射機中,?功率晶體管的結溫每增加10℃,?其可靠性就將下降60℅。飲水機普遍采用的突跳式雙金屬片（例如KSD301）,是貼在飲水機加熱容器壁上的,?其感溫的時間則更長。

近年來逐步使用的紅外測溫傳感器的熱慣性幾乎為零,?但無論諸如雷達冷卻水還是諸如飲水機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,?而水溫傳導至容器壁需要傳導時間,?同時容器壁會散熱而不能真實反映容器內的水溫,?因此,?即使用價格昂貴的紅外測溫傳感器也不能根本性地解決“熱慣性大、熱時間常數長”?的問題。

針對現有技術存在的缺陷,?本發明要達到的目標是：利用水中的噪聲信號的特性,?設計－種可以檢測即時溫度并對水溫進行即時自動控制的“噪聲式水溫控制電路”。

發明內容

眾所周知，除純凈水以外的水，例如自來水、江河水、工業或生活污水都是具有一定導電能力的物質（雷達發射機的冷卻水,?雖然是經凈化處理,?電阻率較高,?但不是“純凈水”?仍有一定的導電能力），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，會產生熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲等多種噪聲。根據《概率論》和熱力學統計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：1.38×10^-23焦耳/度（絕對溫度）；

??????????T為水的溫度，以絕對溫度計量；

??????????R為水的等效電阻；

??????????B為測試設備的通頻帶。

（1）式表明，所述的水中存在數值為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是上海地區自來水在室溫為32℃時的噪聲波形圖。

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，熱時間常數（熱響應時間）為零;

3、?????????若用作控制信號,?則可實現對水溫的“即時控制”。

本發明就是一種利用所述的噪聲信號Un來實現對水溫自動控制的裝置。