[發明專利]一種測溫系統及方法

在審

• 申請號: 201710282993.X
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107101741A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 姜洪宇
• 申請（專利權）人: 深圳市匯川控制技術有限公司
• 主分類號: G01K7/13
• 分類號: G01K7/13;G01K7/16
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及溫度測量技術領域，特別涉及一種測溫系統及方法。

背景技術

在工業控制領域，很多電氣控制設備都需要對溫度信號進行檢測，以實現對設備的監控、保護及控制調節等功能。目前，最廣泛使用的溫度檢測元件是熱電偶，熱電偶是由兩種不同金屬導體的結點制成的溫度傳感器，是一種把溫度轉換為電壓的器件，可用于測量溫度等物理量，其可測量的溫度范圍較大。熱電偶作為一種精度高、結構簡單、測溫范圍廣、慣性小的傳感器，應用極為廣泛。

熱電偶包括熱端和冷端，其中，熱端也稱為測量端，是熱電偶與被測設備直接接觸的一端，是被測設備的溫度測量點；冷端也稱為自由端，是熱電偶通過引線與測量裝置連接的一端。熱電偶在采樣時，溫度信號會使熱端形成一個電勢差，該電勢差大小與測量的溫度呈一定的比例關系。利用熱電偶進行采樣時需要先測量冷端溫度，換算為對應的毫伏值，再與熱電偶的熱端的毫伏值相加，換算出的溫度就是測溫點的實際溫度。因此，如果要準確測溫，冷端溫度的準確測量尤為重要。

目前，在利用熱電偶進行溫度測量時，通常是將熱電偶通過補償導線連接到測量裝置，將補償導線與測量裝置的連接點(即測量裝置的信號處理電路的熱電偶信號輸入端)的溫度算作熱電偶的冷端溫度。通過在該熱電偶信號輸入端上或靠近該熱電偶信號輸入端的PCB(PrintedCircuitBoard，印制電路板)板上設置溫度傳感器來獲取該連接端的溫度。但是，在被測設備距離測量裝置較遠時，熱電偶的實際冷端溫度T1(熱電偶通過引線與測量裝置連接的一端)與測量裝置冷端溫度T2(即測量裝置的信號處理電路的熱電偶信號輸入端)是有差別的。這時如果按照T2計算就會導致測溫不準的問題。此外，如果將溫度傳感器設置于該熱電偶信號輸入端上，則需要占用一路測溫通道；如果將溫度傳感器置于測量裝置內部的PCB板上，則板上的溫升會影響冷端溫度準確性，同樣導致測溫不準。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測溫系統及方法，以實現遠距離采樣時采用外部冷端溫度補償方式保證采樣精度；近距離采樣時采用內部冷端溫度補償方式，釋放多一路通道。

本發明為了達到上述目的，采用的技術方案是：一種測溫系統，其特征在于，包括熱電偶采樣模塊、熱電阻采樣模塊、測量裝置和溫度傳感器，其中，所述熱電偶采樣模塊的熱端設置于被測設備的測溫點，并用于采集所述被測設備的熱電偶電壓信號；

所述熱電阻采樣模塊，用于采集設置于所述熱電偶采樣模塊的冷端的熱電阻的電壓信號；

所述溫度傳感器，用于采集所述測量裝置的內部冷端溫度信號；

所述測量裝置，用于選擇冷端溫度補償方式并根據選擇的補償方式計算所述被測設備的溫度。

優選地，所述冷端溫度補償方式包括內部冷端溫度補償方式和外部冷端溫度補償方式；當選擇所述內部冷端溫度補償方式時，所述測量裝置根據所述熱電偶電壓信號和所述內部冷端溫度信號計算所述被測設備的溫度；當選擇所述外部冷端溫度補償方式時，所述測量裝置根據所述熱電偶電壓信號和所述熱電阻的電壓信號計算所述被測設備的溫度。

優選地，所述測量裝置包括模式選擇單元，所述模式選擇單元根據所述被測設備與所述測量裝置之間的距離來選擇所述冷端溫度補償方式；

當所述被測設備與所述測量裝置之間的距離小于或等于預設閾值時，所述測量裝置選擇所述內部冷端溫度補償方式；當所述被測設備與所述測量裝置之間的距離大于所述預設閾值時，所述測量裝置選擇所述外部冷端溫度補償方式。

優選地，所述測量裝置還包括內部冷端溫度計算模塊，所述內部冷端溫度計算模塊包括第一換算單元、第二換算單元：

所述第一換算單元，用于根據熱電偶溫度電壓對照表，將所述內部冷端溫度信號換算為第一電壓值；

所述第二換算單元，用于根據所述熱電偶溫度電壓對照表，將所述第一電壓值與所述熱電偶電壓信號之和轉換為所述被測設備的溫度。

優選地，所述熱電阻采樣模塊包括熱電阻、開關、電流源和偏置電阻，所述熱電阻設置在所述熱電偶采樣模塊的冷端，所述電流源、所述熱電阻、所述開關和所述偏置電阻依次串聯后接地，通過測量所述熱電阻的電壓來獲取所述熱電阻的電壓信號。

優選地，當選擇所述外部冷端溫度補償方式時，所述測量裝置控制所述開關閉合；

所述測量裝置還包括外部冷端溫度計算模塊，所述外部冷端溫度計算模塊包括第三換算單元、第四換算單元、第五換算單元和第六換算單元：

所述第三換算單元，用于將所述熱電阻的電壓信號換算為所述熱電阻的電阻值；