[發明專利]一種基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺及方法

在審

• 申請號: 202010738966.0
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112097940A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 王珍珍;陳晨;王家瑋;關傳璽;丁圣潔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K1/14;G05B15/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明公開了一種基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺及方法，本發明通過二維平臺帶動熱電偶移動，解決了傳統手動移動二維測溫平臺的點數少、時間長的缺點，實現了二維溫度場測量的多點化與快速化，使得更高精度，更大分辨率的二維溫度場測量成為可能；本發明采用機械傳動代替人工進行操作，改變了二維區域測溫傳統手動裝置實驗周期長，勞動強度大，測量效率低的缺點，將人工從繁重的重復性勞動中解放出來，不僅大幅度提高了測量效率，縮短了實驗周期，還極大減少了人力成本。

技術領域

本發明屬于熱電偶測溫平臺領域，具體涉及一種基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺及方法。

背景技術

熱電偶在實驗室測溫及工業測溫中都得到廣泛使用，各個測溫區間都有相應的熱電偶可以選用。在測溫時有許多需要測量二維平面溫度場的需求，可以選擇的方案有紅外測溫或者鍋爐燃燒時測量爐內溫度場的的聲波測溫，以及實驗室中一般采用的逐點測溫。采用逐點測溫，由于精確度的要求，需要采用熱電偶測溫的方式，對于高溫(1300攝氏度以上)區域的測量為了保證準確度，則需要采用精度高，價格昂貴的B型熱電偶；又因為測量區域尺寸較小，空間不足，無法在盡量不干擾溫度場的同時布置多支熱電偶，綜合上述原因，一般采用單一熱電偶二維移動逐點測量的方法。對于一定的測溫區域，通過調節二維平臺，定位到既定測溫點，由于熱電偶的熱電效應，通過讀取熱電勢值轉化為溫度值，逐點移動定位測量。通過測量出多點的溫度值，最終擬合出溫度場圖。整個測量過程中，熱電偶二維移動定位的時間在測量總時間內占有較大的比例。因此，如果能夠減少熱電偶二維移動的過程所花費的時間，則可以大大縮短整個二維溫度場測溫的實驗周期，顯著提高測量效率。

在現有技術中，實驗室內二維溫度場測量通常使用的是手動移動的二維平臺來移動熱電偶位置，該種測量裝置，通過手動調節旋鈕從而控制X和Y兩個方向的位移量改變熱電偶位置，實現熱電偶的對該點的溫度測量，但該二維熱電偶溫度測量裝置的移動需要全程人工操作與讀數，實驗人員勞動強度大，測量周期長，實驗效率低，且容易產生實驗人員導致的實驗誤差而影響精度；而且實驗室所使用的手動二維平臺X向和Y向的行程短，對于不同測溫區域的適應性差。

發明內容

本發明的目的在于解決傳統手動二維平臺實驗人員勞動強度大，測量周期長，試驗效率低，對于測溫區域尺寸適應性差的缺點，提供一種基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺及方法。

為了達到上述目的，一種基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺，包括二維運動平臺，二維運動平臺上設置有鋁材彎桿，鋁材彎桿的端部設置有熱電偶，熱電偶通過熱電偶緊固螺絲固定在鋁材彎桿上；

二維運動平臺通過控制單元控制移動，熱電偶連接示波器，控制單元和示波器均連接計算機；

計算機用于確定待測區域的中心點，并根據待測區域左下角與右上角的點的坐標確定整個區域，通過確定每一列的測點數目，完整的得到整個測溫區域的所有測點坐標，最后根據測點坐標通過控制單元控制二維平臺運動，使熱電偶完成采集。

二維運動平臺包括X向導軌和Y向導軌，X向導軌置于Y向導軌上，X向導軌上設置有滑塊，滑塊能夠在X向導軌上滑動，鋁材彎桿固定在滑塊上。

X向導軌連接導軌步進電機，導軌步進電機用于驅動X向導軌在Y向導軌上滑動，滑塊連接滑塊步進電機，滑塊步進電機用于驅動滑塊在Y向導軌上滑動，導軌步進電機和滑塊步進電機分別連接對應的驅動器，驅動器連接控制單元。

Y向導軌底部固定有支座，支座固定在試驗臺上。

X向導軌和Y向導軌上均設置有同步帶，X向導軌設置在Y向導軌的同步帶上，滑塊設置在X向導軌的同步帶上。

Y向導軌為平行設置的兩根，兩根Y向導軌通過由聯軸器與橫桿共同組成的連接結構連接。

一種采用基于計算機自動控制的熱電偶二維測溫平臺的測溫方法，包括以下步驟：