[實用新型]溫度傳感器高速動態特性校準裝置

有效

• 申請號: 201820093700.3
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN207832350U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 張一魁;王子曼
• 申請（專利權）人: 天津勝鑒計量檢測技術服務有限公司
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11487
• 代理人: 郭鴻雁

本實用新型提出了溫度傳感器高速動態特性校準裝置，包括校準溫度場箱、光路系統和數據采集控制系統；所述光路系統設置在校準溫度場箱外部，包括紅外激光器、全反射鏡和透鏡組件；所述紅外激光器的激光輸出端與全反射鏡同軸設立，所述透鏡組件設置在全反射鏡的反射光路上，紅外激光器照射在校準溫度場箱內的被校準溫度傳感器上，所述紅外激光器和被校準溫度傳感器同時探測熱源溫度；所述數據采集控制系統連接被校準溫度傳感器和紅外激光器。不僅能實現溫度傳感器高速動態特性的性能校準，同時其校準溫度量程寬并且可調；利用光學系統對激光器與光學透鏡的結合，需要使溫度傳感器產生快速的溫度階躍，同時保證高溫場不對周圍低溫場產生影響。

技術領域

本實用新型涉及高速溫度測量技術領域，特別涉及一種溫度傳感器高速動態特性校準裝置。

背景技術

隨著科技發展，高速動態溫度測量在機械動力系統、核能系統等領域有著廣泛需求。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，在科研、日常生活、醫療衛生、工農業生產等領域有著廣泛的應用。而動態溫度特別是高速動態溫度(即溫度場高速變化)測量在熱工設備、動力機械、發動機、化工容器、核能工程等領域有著非常重要的地位，特別是在機械動力系統領域，動態溫度的準確測量關系到系統壽命和性能評估。

溫度傳感器動態響應特性是指傳感器的溫度與被測介質溫度增量之間的關系，一般用微分方程或傳遞函數的形式表示。動態特性好的溫度傳感器，其輸出溫度隨時間變化的規律將能同時再現輸入溫度隨時間變化的規律，即具有相同的時間函數。

但在高速動態溫度測量中存在如下問題：(1)現有的傳感器響應速度跟不上動態溫度變化的速度，即由于傳感器感溫器件的熱慣性和有限熱傳導，使得所測溫度與實際溫度存在差別。在時域表現為傳感器的響應時間太長，不能正確反映輸入信號的快速變化，存在動態響應誤差。(2)理想的溫度傳感器的動態特性是傳感器不管動態激勵大小，其動態校準的結構都是相同(或很接近)的。而實際上傳感器不可能在全量程范圍內實現理想的動態線性傳感器。(3)當溫度傳感器的動態特性不滿足要求時，如何改善其動態特性，這也是傳感器實際應用中所面臨的問題。

因此，有必要進行溫度傳感器高速動態特性的研究，即針對傳感器的高速動態特性進行標定，得出傳感器的動態響應曲線，確定傳感器的動態性能指標，進而對傳感器動態性能進行修正，實現溫度傳感器高速動態特性的準確測量。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決所述的技術缺陷之一。

為了實現上述目的，本實用新型一方面的實施例提供一種溫度傳感器高速動態特性校準裝置，包括校準溫度場箱、光路系統和數據采集控制系統；所述光路系統設置在校準溫度場箱外部，包括紅外激光器、全反射鏡和透鏡組件；所述紅外激光器的激光輸出端與全反射鏡同軸設立，所述透鏡組件設置在全反射鏡的反射光路上，所述紅外激光器照射在校準溫度場箱內的被校準溫度傳感器上，所述紅外激光器和被校準溫度傳感器同時探測熱源溫度；所述數據采集控制系統連接被校準溫度傳感器和紅外激光器。

優選的，所述數據采集控制系統包括傳感器變送器電路、信號放大濾波電路和控制電路；所述傳感器變送器電路的輸入端連接被校準溫度傳感器的信號輸出端，傳感器變送器電路的輸出端依次連接信號放大濾波電路和控制電路。

優選的，所述控制電路包括MCU處理器、顯示接口和繼電器；所述MCU處理器通過顯示接口連接顯示屏幕；所述繼電器連接紅外激光器。

進一步，所述校準溫度場箱還設有熱電偶，所述熱電偶與繼電器相連接。

優選的，所述透鏡組件包括聚光透鏡、球面透鏡；所述全反射鏡和聚光透鏡與水平方向呈45度角傾斜放置，所述聚光透鏡與全反射鏡平行設置，并位于全反射鏡的下方，反射光路正對球面透鏡中部。

優選的，所述紅外激光器包括紅外探測器和CO2激光器；所述紅外探測器為熱電制冷型碲鎘汞紅外探測器。