專利名稱：傳感器溫度影響校正裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消除溫度分布不均對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果影響的 溫度影響校正裝置及其方法，屬于電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖光柵(也稱為布拉格光柵)傳感器和電應(yīng)變片是用于測(cè)量物 體形狀或應(yīng)力變化情況的典型傳感器。在使用這些傳感器進(jìn)行形狀或 應(yīng)力變化測(cè)量時(shí)，被測(cè)物體的形狀或應(yīng)力變化不僅來(lái)源于外部的機(jī)械 作用。在熱脹冷縮效應(yīng)的作用下，被測(cè)物體的形狀或應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生同 樣的變化，從而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對(duì)這一問(wèn)題，人們往往使 用溫度補(bǔ)償?shù)姆绞脚懦裏嵝?yīng)的干擾。
專利號(hào)為03272851. 4的中國(guó)實(shí)用新型專利" 一 種具溫度補(bǔ)償?shù)乃?泥結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)量傳感器"就是采用溫度補(bǔ)償方式克服熱效應(yīng)干擾的典 型例子。該傳感器包括水泥或環(huán)氧樹(shù)脂制的有盲孔的外殼；在外殼 前端用不銹鋼或聚合物材料制成的前套管；在外殼后端用不銹鋼或聚 合物材料制成的和前套管同軸螺接的后套管；在兩套管中的在兩套管 包覆部位制有布拉格光柵的光纖；在外殼進(jìn)口用以連接套管中的光纖 和外部光纖的光纖接頭。裝配時(shí)前套管和其內(nèi)部的光纖用環(huán)氧樹(shù)脂粘 固成一體。在埋入混凝土中后，該傳感器能同時(shí)測(cè)出混凝土的機(jī)械負(fù) 載和溫度影響，不須任何外覆隔層，故具有小的尺寸因而能貼近混凝 土的表面而提高測(cè)量精度。
除此之外，克服溫度效應(yīng)對(duì)形變測(cè)量干擾的技術(shù)方案還包括采用 參考的溫度補(bǔ)償傳感器來(lái)抵消溫度誤差或直接使用兩個(gè)(或多個(gè))傳 感器互相提供參考測(cè)量值，通過(guò)傳感器之間的相對(duì)關(guān)系來(lái)抵消溫度干 擾等。在這些技術(shù)方案中，要求兩個(gè)傳感器的傳感器特性、安裝工藝 要求盡可能相同。該要求一般可以通過(guò)生產(chǎn)工藝控制達(dá)到。但是，上 述技術(shù)方案并不能從根本上解決兩個(gè)傳感器本身所處環(huán)境溫度不一致 的問(wèn)題。
另一方面，熱管技術(shù)自從60年代問(wèn)世以來(lái)，目前已經(jīng)發(fā)展比較成 熟。熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過(guò)在全封閉真空 管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來(lái)傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫 性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等 一系列優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于熱管技術(shù)的進(jìn)一步說(shuō)明，可以參考《熱管技術(shù)及其 工程應(yīng)用》(化學(xué)工業(yè)出版社2000年出版，ISBN號(hào)7-5025-2752-4 / TK172.4)。但是，目前尚沒(méi)有應(yīng)用熱管技術(shù)克服溫度不利影響的成熟
技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的傳感器溫度影響校正裝置及其 方法。采用該裝置及其方法可以避免距離很近的多個(gè)傳感器由于環(huán)境 溫度不一而使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的系統(tǒng)偏差。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案 一種傳感器溫度影響校正裝置，包括溫度補(bǔ)償傳感器與測(cè)量傳感
器，其特征在于
所述溫度影響校正裝置還包括熱管；
所述熱管連接在所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器之間，其表面 分別與所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器緊密貼合。 一種傳感器溫度影響校正方法，其特征在于
在溫度補(bǔ)償傳感器與測(cè)量傳感器之間放置熱管，所述熱管的表面 分別與所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器緊密貼合。
或者，在多個(gè)測(cè)量傳感器沿被測(cè)物體分布時(shí)，在各所述測(cè)量傳感 器之間放置熱管，所述熱管的表面與各所述測(cè)量傳感器緊密貼合。
本發(fā)明所提供的傳感器溫度影響校正裝置及其方法基于熱管導(dǎo)熱 原理實(shí)現(xiàn)。利用熱管兩側(cè)溫度能夠快速達(dá)到平衡的特點(diǎn)，使不同傳感 器所處的環(huán)境溫度迅速達(dá)到一致，從而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的溫度補(bǔ)償效果。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明所提供的傳感器溫度影響校正裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意
圖2是在采用多個(gè)傳感器的情況下，使用本傳感器溫度影響校正
裝置的示意圖3是采用本傳感器溫度影響校正裝置的"縱向形變直接受力卡
具"的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3所示的"縱向形變直接受力卡具"的安裝示意圖。 圖5是本發(fā)明提供的多傳感器溫度校正裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要發(fā)明點(diǎn)在于創(chuàng)造性地采用熱管技術(shù)來(lái)快速平衡兩傳 感器的溫度，從而消除因兩傳感器溫度不平衡產(chǎn)生的誤差。下面針對(duì) 不同的溫度補(bǔ)償方案分別進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的第1實(shí)施例是針對(duì)需要獲得單個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)， 采用溫度補(bǔ)償傳感器進(jìn)行溫度誤差校正的情況。如圖l所示，在被測(cè) 物體的不同位置分布著進(jìn)行測(cè)量的傳感器和相應(yīng)的溫度補(bǔ)償傳感器。 實(shí)踐中，兩個(gè)傳感器所在位置的環(huán)境溫度可能存在差異，從而造成測(cè) 量的系統(tǒng)誤差。為此，在測(cè)量傳感器和溫度補(bǔ)償傳感器之間布置熱管， 該熱管的表面分別與這兩個(gè)傳感器緊密貼合。這樣，根據(jù)熱管導(dǎo)熱的 原理，熱管兩側(cè)溫度將快速達(dá)到平衡，從而使得測(cè)量傳感器的環(huán)境溫 度和溫度補(bǔ)償傳感器的環(huán)境溫度達(dá)到一致。
在此需要注意的是1.熱管中的導(dǎo)熱介質(zhì)應(yīng)合理選擇，其有效溫 度范圍應(yīng)與環(huán)境溫度要求相適應(yīng)；2.對(duì)于圖1所示的熱管緊密貼合在 被測(cè)物體上的情況，熱管的殼體應(yīng)該采用例如純銅之類柔軟的金屬材 質(zhì)，以便盡可能不干擾被測(cè)物體本身的形變。
本發(fā)明的第2實(shí)施例是針對(duì)不需要獲得單個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)， 而需要了解多個(gè)傳感器所測(cè)量數(shù)據(jù)的相對(duì)關(guān)系的情況。如圖2所示， 多個(gè)傳感器沿被測(cè)物體分布，由于實(shí)踐中被測(cè)物體可能較長(zhǎng)，因此溫 度分布不均對(duì)傳感器所測(cè)量的形變數(shù)值會(huì)有較大的影響。在這種情況 下，需要盡量使各傳感器所處的環(huán)境溫度保持一致。只有在溫度變化 一致的情況下，各傳感器測(cè)量的數(shù)值才可以互為參考。采用熱管分別 連接多個(gè)傳感器以快速平衡溫度的方法，可以排除該測(cè)量方式下的溫 度影響干擾。其余的注意事項(xiàng)同實(shí)施例1，在此不予贅述。
本傳感器溫度影響校正裝置尤其適合在本發(fā)明人另案申請(qǐng)的"鋼軌 形變參數(shù)間接測(cè)量裝置"中使用。參見(jiàn)圖3所示，該圖顯示了鋼軌形變 參數(shù)間接測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例一 "縱向形變直接受力卡具"。該卡具包
括兩個(gè)形狀完全相同的鋼軌固定部件，兩個(gè)鋼軌固定部件之間是薄板狀 的金屬形變部件。在形變部件的底面正中處安裝有傳感器。傳感器密閉 封裝在形變部件的底面，通過(guò)光纖(針對(duì)傳感器為光纖光柵的情況)或 信號(hào)線(針對(duì)傳感器為電應(yīng)變片的情況)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)鋼軌形變參數(shù)的測(cè)量。
上述"縱向形變直接受力卡具"的安裝方式如圖4所示，首先將鋼
軌固定部件扣合在鋼軌底部的一側(cè)，然后將扣合固定部件扣合在鋼軌底 部的另外一側(cè)，它們之間通過(guò)組合螺栓予以固定，從而使"縱向形變直 接受力卡具"與鋼軌底部緊密地扣合在一起。對(duì)于安裝在該卡具或者類
似裝置上的傳感器而言，由于周邊環(huán)境變化快，溫度常常產(chǎn)生局部變化， 尤其是車輛對(duì)陽(yáng)光遮擋的變化常常使距離很近的傳感器受熱程度不
一。這種差異直接影響溫度補(bǔ)償傳感器的溫度補(bǔ)償效果，對(duì)于互為參 考的傳感器影響更大。
為此，如圖5所示，將溫度補(bǔ)償傳感器安置在強(qiáng)度部較大且難以 發(fā)生形變的固定部件上，在測(cè)量傳感器和溫度補(bǔ)償傳感器之間，用純 銅熱管連接溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器卡具安裝部分。通過(guò)在上述 測(cè)量卡具上加裝熱管和溫度補(bǔ)償傳感器的方法，可以有效解決溫度分 布不均對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的問(wèn)題。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的傳感器溫度影響校正裝置及其方法進(jìn)行了 詳細(xì)的說(shuō)明。對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精 神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利 權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1. 一種傳感器溫度影響校正裝置，包括溫度補(bǔ)償傳感器與測(cè)量傳感器，其特征在于所述溫度影響校正裝置還包括熱管；所述熱管連接在所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器之間，其表面分別與所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器緊密貼合。
2. 如權(quán)利要求1所述的傳感器溫度影響校正裝置，其特征在于 所述熱管的殼體采用柔性材質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求2所述的傳感器溫度影響校正裝置，其特征在于 所述柔性材質(zhì)包括但不限于純銅。
4. 一種傳感器溫度影響校正方法，其特征在于-在溫度補(bǔ)償傳感器與測(cè)量傳感器之間放置熱管，所述熱管的表面 分別與所述溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器緊密貼合。
5. —種傳感器溫度影響校正方法，其特征在于在多個(gè)測(cè)量傳感器沿被測(cè)物體分布時(shí)，在各所述測(cè)量傳感器之間 放置熱管，所述熱管的表面與各所述測(cè)量傳感器緊密貼合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種傳感器溫度影響校正裝置及其方法。該裝置包括溫度補(bǔ)償傳感器與測(cè)量傳感器，還包括熱管。所述熱管連接在溫度補(bǔ)償傳感器和測(cè)量傳感器之間，其表面分別與傳感器緊密貼合。本傳感器溫度影響校正裝置基于熱管導(dǎo)熱原理實(shí)現(xiàn)。利用熱管兩側(cè)溫度能夠快速達(dá)到平衡的特點(diǎn)，使不同傳感器所處的環(huán)境溫度迅速達(dá)到一致，從而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的溫度補(bǔ)償效果。
文檔編號(hào)G01D3/028GK101377423SQ200710121158
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者呂志東, 李明華, 袁軍國(guó), 斌 辛 申請(qǐng)人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司