專利名稱：一種非接觸式測溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸式測溫方法，具體的講是利用鐵(亞鐵)磁體的磁導(dǎo)率溫度特性，實現(xiàn)非接觸測溫。
背景技術(shù)：
通常，炸制食品的油溫約160_170°C，如果要炸透食物，油溫約190°C左右，經(jīng)驗表明，當油溫在50-90°C，會有少量氣泡，油面平靜；當在90-120°C，氣泡消失，油面平靜； 120-170°C時，油溫急劇上升，油面依舊平靜；到170-210°C，有少量青煙，油表面有少許小波紋；一旦到210-250°C，將形成大量含有丙烯醛的青煙，還產(chǎn)生油脂的熱聚合物、多環(huán)芳烴等多種毒物，因此，用油烹飪的過程中的控溫是必要的，優(yōu)選將油溫控制在180°C左右。現(xiàn)有技術(shù)中，電飯煲是另一種溫度控制的典型例子，但是，電飯煲在做米飯的溫度控制方式，和上述油溫控制有著很大的不同，因為，米飯的溫度控制只要一點即可，即，控制在103士2°C，即可實現(xiàn)煮飯以及保溫。特開平10-125453公開了一種電磁感應(yīng)加熱烹飪器用的被加熱烹飪器，在該文獻中，感溫不銹鋼是具有居里溫度的材料。所以，由于居里溫度的作用，其磁性會由強磁性體向順磁性體變化，當超過居里溫度時，由于磁性金屬材料會喪失磁性，導(dǎo)磁率變低，發(fā)熱體的發(fā)熱量以居里溫度為邊界發(fā)生很大的變化，其結(jié)果便是能夠使用居里溫度進行溫度控制，例如，使用居里溫度為220°C的感溫不銹鋼控溫時，在任何條件下，油的溫度也不會超過 220 °C。CN1887150中公開了一種能發(fā)出反映溫度變化的磁信號的電磁鍋，包括鍋體，在鍋體底部固定至少一塊感溫磁鋼作為溫度信號發(fā)生元件，可以根據(jù)感溫磁鋼達到的居里溫度而向電磁灶發(fā)出一個失去鐵磁性信號，在電磁灶同時有一磁感應(yīng)元件的情況下，使電磁灶根據(jù)感應(yīng)到的信號來進行溫度控制程序的轉(zhuǎn)換，改變了現(xiàn)有技術(shù)電磁灶必須人工控溫的狀況，拓寬電磁灶和電磁鍋的用途。上述現(xiàn)有技術(shù)其實利用的僅僅是材料的居里點前后物質(zhì)磁性的突變，即通過所述居里點可以控制一個溫度點。如何實現(xiàn)一個更寬的溫度范圍且連續(xù)的非接觸式控溫，本發(fā)明的研究人員在 CN1013079M作出了有益的嘗試，該文獻公開了了一種設(shè)有磁感應(yīng)測溫裝置的電磁爐，在所述的電磁爐臺板下方靠近加熱線圈的位置還設(shè)置有測溫感應(yīng)線圈，用于將電磁爐臺板上方的磁性感溫元件在設(shè)定的溫度點上產(chǎn)生的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號并輸出，并在電磁爐控制電路中增設(shè)測溫電路，該測溫電路主要由測溫感應(yīng)線圈和電信號判別電路構(gòu)成。但是，該案沒有對其控制原理進行說明，進一步的研究認為，該技術(shù)方案需要在一系列特定的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)。如何實現(xiàn)一個更寬的溫度范圍且連續(xù)的非接觸式控溫，并從原理以及機理上加以說明，現(xiàn)有技術(shù)沒有給出任何啟示，有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種非接觸式測溫方法。本發(fā)明的目的可以通過以下方式得以實現(xiàn)一種非接觸式測溫方法，包括一個需要測溫的部件，在所述的需要測溫的部件接觸部位設(shè)置至少一個磁性感溫元件；一個勵磁線圈；一個磁電信號轉(zhuǎn)換元件，和控制電路； 其特征在于所述的制備磁性感溫元件鐵磁體或亞鐵磁體，在工作溫度范圍內(nèi)，具有連續(xù)下降的μ_Τ曲線，所述曲線的任一點的切線與橫向的T軸具有夾角β，所述的夾角β為鈍角；或具有連續(xù)上升的μ-T曲線，所述曲線的任一點的切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角；然后在勵磁線圈上施加一個交變電場，勵磁線圈工作時，在磁電信號轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生一個基本電信號，同時對磁性感溫元件進行勵磁，當被測物體溫度變化時， 磁性感溫元件的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號轉(zhuǎn)換元件中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號，通過信號判別電路，以及控制電路可實現(xiàn)非接觸式測溫。上述的β角的范圍在100-170度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度； 或，所述的α角的范圍在10-80度，優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；以及，所述的工作溫度是指室溫至250°C，優(yōu)選30-220°C，更加優(yōu)選50-200°C。所述的鐵磁體、亞鐵磁體是指鐵、鎳、鈷、釓、鏑的任何一種以及它們組合的合金， 以及鐵氧體。對應(yīng)不同的頻率或功率，預(yù)置多個μ "Τ曲線，測溫時采用的比較對象和預(yù)置的等同或者最為接近的μ-T曲線進行換算。本發(fā)明所述的控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測電路、溫度保護電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護電路等，還包括測溫電路，所述的測溫電路包括測磁電信號轉(zhuǎn)換元件和電信號判別電路，磁電信號轉(zhuǎn)換元件與電信號判別電路相連，電信號判別電路再與輸出控制電路連接。本發(fā)明所述的磁電信號轉(zhuǎn)換元件包括電磁感應(yīng)線圈、霍爾線圈以及霍爾芯片，或者他們的組合。在易于實現(xiàn)的情形下，可以將被加熱物體的尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁電信號轉(zhuǎn)換元件之間的參數(shù)是相對固定的；或者，采用的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量對勵磁線圈、磁性感溫元件、磁電信號轉(zhuǎn)換元件很小的影響。根據(jù)需要，可以對磁電信號轉(zhuǎn)換元件進行部分屏蔽；所述的勵磁線圈可以兼做被加熱物體的加熱線圈，所述的磁性感溫元件固定在被測溫的部件上并互相接觸形成良好的導(dǎo)熱。更加具體的描述如下，正如前述，鐵磁體、亞鐵磁體或鐵氧體的磁導(dǎo)率(或磁感應(yīng)強度、磁化強度)與溫度等參數(shù)有著非常復(fù)雜關(guān)系，它們受頻率、溫度、居里點前后的磁特性變換等因素的影響，具體可參見下面引用的現(xiàn)有技術(shù)的公開內(nèi)容?！豆δ懿牧稀吩隹?001第10期公開了了一種"F^3Nb6B11合金磁導(dǎo)率隨溫度的變化”的研究文章，從該文獻可以看出，所述合金磁導(dǎo)率與溫度形成復(fù)雜的關(guān)系，甚至，在不同的條件下，它們的關(guān)系系數(shù)具有完全不同的趨勢，參見附圖1 (a)。"Fe-Cu-Nb-Si-B合金磁導(dǎo)率與溫度關(guān)系”(物理學(xué)報，1997年10月第10期)公開指出，最具有代表性的!^e73.{!^!^、.典合金在不同的退火溫度下體現(xiàn)了迥然不同的Ui-T曲線，并進一步指出，μ ^逭！"的變化主要是由Ms，K及Xs的變化引起的。參見附圖 1(b)。周期性對稱變化的交流磁化過程中磁感應(yīng)強度也周期性對稱地變化，其磁滯回線表現(xiàn)為動態(tài)特性，如果磁化場的振幅不變情況而提高頻率，則磁滯回線逐漸變?yōu)闄E圓形，可以看出，外界磁場強度的變化以及外界磁場的頻率對鐵磁體的動態(tài)特性有很大的影響。圖2(a)是典型的磁化曲線(B-H曲線)，鐵磁體的共同磁化特點是隨著H的增加， 開始時B緩慢的增加，此時μ較?。欢蟊汶SH的增加B急劇增大，μ也迅速增加；最后隨 H增加，B趨向于飽和，而此時的μ值在到達最大值后又急劇減小(磁導(dǎo)率隨磁場強度增加而升高，當外加磁場強度超過某限值，磁導(dǎo)率急劇下降稱為磁飽和，材料失去磁屏蔽，磁導(dǎo)率越高越易飽和)，該附圖也表明了磁導(dǎo)率μ是磁場H的函數(shù)。圖2(b)中可看到，磁導(dǎo)率μ還是溫度的函數(shù)，當溫度升高到某個值時，鐵磁體由鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變成順磁狀態(tài)，在曲線突變點所對應(yīng)的溫度就是居里溫度Τ。；Weiss的內(nèi)場理論(參見圖3)指出，內(nèi)場(分子場)的大小與磁化強度M成正比， 在溫度很低時，Ms隨T變化很小，鐵磁體(參見圖3(a))內(nèi)部存在自發(fā)的磁化強度，當溫度越低自發(fā)磁化強度越大.同時，鐵磁體的磁化率是特別大的正數(shù)，在某個臨界溫度Τ。以下， 即使沒有外加磁場，材料中也會產(chǎn)生自發(fā)的磁化強度。當溫度逐漸上升時，熱運動的無序作用逐漸加強，自發(fā)磁化強度Ms逐漸減小，當溫度達到Tc(居里溫度點)時，自發(fā)磁化強度劇烈下降為零，轉(zhuǎn)變成順磁體，這時磁化率服從居里-外斯定律Χ = μ 0C/ (Τ- θ )。順磁居里點θ往往和居里點Τ。很接近，一般θ >Τ。。通常，純鐵的居里溫度是770°C，純鎳是350°C。亞鐵磁體(參見圖3 (b))的磁化率在溫度低于T。時的磁化率不如鐵磁體那么大， 它的自發(fā)磁化強度也沒有鐵磁體的大，典型的亞鐵磁體材料是鐵氧體。順磁居里點θ <Τ。， 且往往為負值?！坝貌钪捣y定鐵磁材料磁化強度-溫度曲線及居里點”(《物理通報》，19620630) 公開了幾種鐵氧體的磁化強度和溫度的關(guān)系曲線，參見附圖4，其中，原圖標圖5的樣品是用某種軟磁鐵氧體，而原圖標圖6的樣品是用一束鎳(鈍度未知)。鐵磁材料的磁導(dǎo)率溫度關(guān)系的復(fù)雜性從以上文獻可見一斑，已知的研究表明，磁介質(zhì)一般可分為鐵磁體、順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)，磁介質(zhì)的磁化規(guī)律滿足以下關(guān)系Β = μ0(1+Χω) H= μΓμ0Η= μ H，其中，B是磁感應(yīng)強度，H是磁場強度，l·^是相對磁導(dǎo)率，μ。是真空磁導(dǎo)率，μ是絕對磁導(dǎo)率，Xm是磁化率。磁導(dǎo)率μ，表征磁介質(zhì)磁性的物理量，通常使用的是磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μ r，其定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ C1之比；磁導(dǎo)率實際上代表了磁性材料被磁化的容易程度；在磁化的不同階段，材料的磁導(dǎo)率也不同，磁導(dǎo)率在最高點稱為最大磁導(dǎo)率。在磁化起始點的磁導(dǎo)率稱為初始磁導(dǎo)率。磁化強度Μ，描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量，是矢量，定義為單位體積內(nèi)分子磁矩m的矢量和，在外磁場作用下，磁介質(zhì)磁化后出現(xiàn)的磁化電流要產(chǎn)生附加磁場，它與外磁場之和為總磁場B，對于線性各向同性磁介質(zhì)，M與B、H成正比，順磁質(zhì)的M與B、H同方向，對于鐵磁體，M和B、H之間有復(fù)雜的非線性關(guān)系，構(gòu)成磁滯回線。為了實現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式磁感應(yīng)溫度檢測方法，需要清楚利用什么樣的磁介質(zhì)特性，才能唯一的得出可以利用的溫度變化的電信號。正如前述，在外磁場作用下，磁介質(zhì)磁化后出現(xiàn)的磁化電流要產(chǎn)生附加磁場，它與外磁場之和為總磁場B，而總磁場和磁導(dǎo)率、磁化率以及磁場強度之間的關(guān)系是，B = μ。(1+Χω)Η= μΓμ0Η= μ H，如果在一個適當?shù)臏囟茸兓秶鷥?nèi)，附加磁場，或者，總磁場B 能夠隨之有較大幅度的連續(xù)變化，是實現(xiàn)本發(fā)明所述的目的的一個前提，這是因為，如果總磁場或者磁感應(yīng)強度B隨溫度變化而變化的幅度較大，就能夠讓感應(yīng)線圈、霍爾線圈或者霍爾元件感受到到磁通量的變化，就能夠產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，這是本發(fā)明的基本思路之一。μ。是真空磁導(dǎo)率等于1，如果固定磁場強度H，選擇一種或者數(shù)種在指定溫度范圍內(nèi)具有較大幅度變化的相對磁導(dǎo)率μ^的磁介質(zhì)，就可能實現(xiàn)發(fā)明，根據(jù)這樣的研究結(jié)論， 上述現(xiàn)有技術(shù)的文獻中公開的多種磁介質(zhì)就可以被利用。從現(xiàn)有技術(shù)可知，順磁質(zhì)的l·^略大于1，幾乎接近μ C1，順磁質(zhì)B和H滿足線性關(guān)系，B= μ^。Η= μΗ。非鐵磁性物質(zhì)的μ近似等于μ『而鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很高， μ >> μ C1，因此，鐵磁體、亞鐵磁體，包括鐵氧體，是適當?shù)?。正如前述，鐵磁體在溫度升至居里點后變?yōu)轫槾刨|(zhì)，而順磁質(zhì)的μ r略大于1，幾乎接近μ C1，溫度對磁感應(yīng)強度，或者總磁場B不再引起較大的變化，因此居里點后的磁導(dǎo)率的變化是不能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述目的的。鐵磁體磁化后，在介質(zhì)內(nèi)的磁場顯著增強，即磁化后具有很強的與外磁場同方向的附加磁場，其表象是引入磁場中感受到強吸引力的物質(zhì)，其所受力是順磁質(zhì)的約四五千倍，鐵磁體的1，其數(shù)值幾乎是μ。的IO3-IO4倍，鐵、鎳、鈷、釓、鏑及其合金和一些非金屬的鐵氧體都屬于這一類。鐵磁性材料的相對磁導(dǎo)率μ , = μ / μ ^如鑄鐵為200 400 ；硅鋼片為7000 10000 ；鎳鋅鐵氧體為10 1000 ；鎳鐵合金為2000 ；錳鋅鐵氧體為300 5000 ；坡莫合金為20000 200000?？諝獾南鄬Υ艑?dǎo)率為1. 00000004 ；鉬為1. 00026 ；抗磁性物質(zhì)(例如， 汞、銀、銅、碳(金剛石)、鉛)的相對磁導(dǎo)率都小于但接近于1。但是，參見附圖2(b)，這是一個典型的μ -T曲線圖，即使在居里點前，μ "Τ曲線也呈現(xiàn)了復(fù)雜的變化，例如，居里點前，附圖l(a)l中的曲線約65°C左右，附圖l(a)2約55°C 左右，附圖1(b) 1中約^(TC左右，呈現(xiàn)了一個峰值或谷底，如果利用具有如此特性的μ-T 曲線的材料，就會在不同溫度下出現(xiàn)二個相同的磁導(dǎo)率μ，其信號輸出給信號判別電路時， 將無法判斷所述的磁導(dǎo)率μ對應(yīng)的溫度究竟是哪一個。因此，本發(fā)明的研究人員，如下的方式是可以用在實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案中，選擇一種鐵磁體，其μ-T曲線，在烹飪溫度范圍內(nèi)，該曲線呈現(xiàn)一個連續(xù)上升或者連續(xù)下降的過程。所述的烹飪溫度是指，室溫到210°c，優(yōu)選是25-200°C，更加優(yōu)選是30-180°C。例如附圖1(a)的4、6、8在室溫至約500°C的范圍內(nèi)，就呈現(xiàn)出了一種連續(xù)下降的過程； 而附圖1 (a) 2在室溫至約55°C的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出了一個連續(xù)上升的過程，但是，這個過程顯然不能夠滿足上述的烹飪溫度范圍；附圖l(b)4(退火溫度590°C )約100°C以下呈現(xiàn)連續(xù)上升的過程，其斜率和連續(xù)性都較好，但是，其上限100°C顯然也不能夠滿足所述的烹飪溫度。綜上所述，適合本發(fā)明的使用的磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體(包括鐵氧體)應(yīng)該具有附圖5所述的μ-T曲線，所述的曲線中a是在本發(fā)明所述的烹飪溫度范圍內(nèi)具有連續(xù)下降的μ-T曲線的一種鐵磁體或亞鐵磁體，A是該曲線中的一點以及在該點的切線，A切線與橫向的T軸具有夾角β，所述
6的夾角β為鈍角，其范圍在100-170度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度；b是在本發(fā)明所述烹飪溫度范圍內(nèi)具有連續(xù)上升的μ "Τ曲線的一種鐵磁體或亞鐵磁體，B是該曲線中的一點以及在該點的切線，B切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角，其范圍在10-80度，優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；即使在上述基本條件滿足后，要實現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式測溫，還需要一些其他的限定。—是功率，當采用非變頻的傳統(tǒng)的電磁爐作為加熱器具，如果采用多線圈進行功率改變，就需要針對不同的功率下，測出對應(yīng)的制備磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體 μ-T曲線，在選擇不同的功率的情形下，選擇對應(yīng)的μ-T曲線進行計算比較，然后將與其對應(yīng)的磁感應(yīng)強度B，在對應(yīng)的磁電信號轉(zhuǎn)換元件6上體現(xiàn)相應(yīng)的電信號值。二是頻率，當采用變頻電磁爐作為加熱器具，就需要在相當多個頻率下，測出對應(yīng)的制備磁性感溫元件10的鐵磁體或亞鐵磁體μ -T曲線，在測溫時，在預(yù)置多個頻率相對應(yīng)的μ-T曲線中，選擇最為接近的進行計算比較，然后將其對應(yīng)的磁感應(yīng)強度B，在對應(yīng)的磁電信號轉(zhuǎn)換元件6上體現(xiàn)相應(yīng)的電信號值。實際上，被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量對所測溫度精確性也有很大的影響，一種簡單的辦法是，對應(yīng)一種電磁爐，將其烹飪鍋體9的尺寸、形狀和質(zhì)量也固定下來，同時，磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量也固定下來。另一種解決方法是，所設(shè)置的磁性感溫元件10尺寸、形狀和質(zhì)量和勵磁線圈以及磁電信號轉(zhuǎn)換元件6之間的關(guān)系固定下來，而被加熱物體一是采用對磁場沒有影響的材料，二是采用影響很小的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量。本發(fā)明所述的方法，在電磁爐上應(yīng)用時，還可以考慮在磁電信號轉(zhuǎn)換元件6之間進行一定的屏蔽，以減小勵磁線圈對其的影響。在設(shè)定了上述條件后，可以一個交變電場形成的勵磁線圈，以及一個磁電信號轉(zhuǎn)換元件6，勵磁線圈工作時，在磁電信號轉(zhuǎn)換元件6中產(chǎn)生一個基本電信號，同時對磁性感溫元件10進行勵磁，當被測物體溫度變化時，磁性感溫元件10的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號轉(zhuǎn)換元件6中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號，通過信號判別電路， 以及控制電路，實現(xiàn)對電磁爐溫度的控制。


以下是

，通過

，可以清楚的理解本發(fā)明。附圖1是現(xiàn)有技術(shù)幾種合金的溫度-磁導(dǎo)率的關(guān)系曲線；附圖2是典型的磁化曲線(B-H曲線)，其中，(a)是磁化曲線和μ _Η曲線，(b)是 μ -T曲線；附圖3是現(xiàn)有技術(shù)給出的磁化率和溫度之間的關(guān)系示意圖；附圖4是現(xiàn)有技術(shù)給出的磁化強度-溫度曲線；附圖5是本發(fā)明所述的鐵磁體的典型的μ-T曲線圖，其中，a是具有連續(xù)下降的 μ-τ曲線的一種鐵磁體，A是曲線其中一點以及在該點的切線；b是具有連續(xù)上升的μ-τ 曲線的一種鐵磁體，B是曲線其中一點以及在該點的切線；附圖6、7是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)和電路示意圖。
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為了進一步理解本發(fā)明，以下給出本發(fā)明附圖以及相應(yīng)圖標的說明，其中，控制板 1，電磁爐殼體2、電磁爐臺板3、加熱線圈4，支架5，支架fe，磁電信號轉(zhuǎn)換元件6，熱敏電阻 7，驅(qū)動板8，烹飪鍋體9，磁性感溫元件10。以下是本發(fā)明的具體實施方式
，通過以下的實施例，可以更加清楚的理解本發(fā)明。
具體實施例方式實施例一本實施例以電磁爐測溫過程來說明本發(fā)明所述的非接觸式測溫方法。參見附圖6、 7。本實施例所述的電磁爐包括電磁爐殼體2、電磁爐臺板3、加熱線圈4和控制電路。所述的控制電路包括控制板1和驅(qū)動板8。加熱線圈4的中央設(shè)有支架5，該支架5上裝有熱敏電阻7。電磁爐臺板3下方還設(shè)有磁電信號轉(zhuǎn)換元件6，在本實施例中，也可稱之為測溫感應(yīng)線圈，用于將電磁爐臺板3上方的，和烹飪鍋體9固定在一起的磁性感溫元件10，在相應(yīng)的溫度點上產(chǎn)生的磁場變化轉(zhuǎn)換為電信號并輸出，該測溫感應(yīng)線圈與加熱線圈4(在此兼作磁性感溫元件10的勵磁線圈)匹配，產(chǎn)生感應(yīng)電信號。測溫感應(yīng)線圈位于加熱線圈4(兼作勵磁線圈)和磁性感溫元件10附近，能感知并明確檢測磁性感溫元件10的磁場變化的區(qū)域內(nèi)，在本實施例中，測溫感應(yīng)線圈由另一支架fe固定在加熱線圈4的一側(cè)。電磁爐控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測電路、溫度保護電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護電路等，還包括測溫電路，所述的測溫電路包括測溫感應(yīng)線圈和電信號判別電路，測溫感應(yīng)線圈與電信號判別電路相連，電信號判別電路再與輸出控制電路連接，使電磁爐的控制程序作出相應(yīng)的變換。在本實施例中，采用的電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)本發(fā)明所述的非接觸式感溫方法，其基本原理是，因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，即，當所述的磁性感溫元件的磁感應(yīng)強度隨溫度變化而變化時，其產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，變化的磁場對測溫感應(yīng)線圈做磁力線切割，測溫感應(yīng)線圈中就會產(chǎn)生變化的電流或電壓信號，具體的，當電磁爐工作時，加熱線圈4產(chǎn)生一定強度的交變磁場對烹飪鍋體9進行加熱，同時，所述的交變磁場同時作用于磁性感溫元件10和測溫感應(yīng)線圈。當所述的交變磁場以一定的參數(shù)工作時，其單獨作用于測溫感應(yīng)線圈并在其中產(chǎn)生的電信號的幅度是固定的，無論采集的是電壓、電流信號，并在所述的測溫感應(yīng)線圈中形成了基本電信號。在此所述的交變磁場是指電磁爐的加熱線圈4產(chǎn)生的(當然也可以采用獨立的勵磁線圈)，在本實施例中，所述的加熱線圈4既是電磁爐的加熱線圈，也是磁性感溫元件10 和測溫感應(yīng)線圈的勵磁線圈。隨著烹飪鍋體9的溫度變化，磁性感溫元件10的溫度隨之變化，其受勵磁線圈激勵的磁感應(yīng)強度B隨之變化，變化的磁場在測溫感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的電信號與基本電信號疊加形成變化的實時輸出電信號，所述的實時輸出電信號在電信號判別電路中被判別，并由輸出控制電路實現(xiàn)對所設(shè)定的溫度做轉(zhuǎn)換操作，從而實現(xiàn)對電磁爐烹飪程序的自動控制。
實施例二在本實施例中，其他和實施例1相同，不同的是，磁性感溫元件10嵌在臺面上與烹飪鍋體9接觸的位置，測溫感應(yīng)線圈和其基本正對的放在臺面下，獨立設(shè)置一個勵磁線圈， 定期的在切斷加熱線圈時候，進行溫度測量。實施例三其他和實施例1相同，不同的是，本實施例所述的磁電信號轉(zhuǎn)換元件6，采用的是霍爾元件，具體的講，本實施例采用了利用霍爾效應(yīng)制備的霍爾元件作為本發(fā)明所述的非接觸式測溫方法的磁電信號轉(zhuǎn)換元件，具體的采用均勻的N型半導(dǎo)體材料制成的矩形薄片，所述的薄片具有一定的長、寬、厚，在長度方向的兩端加上電壓，所述的霍爾元件的位置在磁性感溫元件10磁場的有效作用范圍內(nèi)。當磁性感溫元件10在溫度的變化下導(dǎo)致磁場B變化，基本垂直于霍爾元件寬面的磁場B的變化，導(dǎo)致了所述的霍爾元件的薄片的寬度的兩端產(chǎn)生電位差，然后將所述的電位差轉(zhuǎn)變成電信號，按照實施例1的方式處理。實施例四本實施例說明的是，必要時，可對磁電信號轉(zhuǎn)換元件6進行必要的屏蔽，所述的屏蔽可采用現(xiàn)有技術(shù)的方式，例如“電磁屏蔽中的難題-磁場屏蔽”(電子質(zhì)量2006第10期)公開了低頻磁場(指低于IOOkHz的交變磁場，而家用電磁爐的工作頻率在20-30KHZ之內(nèi))可以采用高磁導(dǎo)率屏蔽體對磁通進行分流而實現(xiàn)屏蔽的效果，高磁導(dǎo)率屏蔽體內(nèi)部的磁感應(yīng)強度遠大于外部的磁感應(yīng)強度，同時，外部的磁力線幾乎與鐵磁體材料表面垂直，大部分低頻磁場能量被約束在屏蔽體內(nèi)，起到屏蔽作用。更加適用的方式是該文章所述的基于旁路原理的低頻磁場屏蔽方式，提高旁路效率，可以使屏蔽體盡可能小來使磁路盡量短，增加磁路的截面積和使用高磁導(dǎo)率的材料。當然，可以按照本發(fā)明的要求進行改進，例如，如安裝位置變更，或部分敞口，進行部分屏蔽。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式測溫方法，在所述的方法中，包括一個需要測溫的部件，在所述的需要測溫的部件接觸部位設(shè)置至少一個磁性感溫元件；一個勵磁線圈；一個磁電信號轉(zhuǎn)換元件，和控制電路；其特征在于所述的制備磁性感溫元件鐵磁體或亞鐵磁體，在工作溫度范圍內(nèi)，具有連續(xù)下降的μ-τ曲線，所述曲線的任一點的切線與橫向的τ軸具有夾角β，所述的夾角β為鈍角；或具有連續(xù)上升的μ-Τ曲線，所述曲線的任一點的切線與橫向的T軸具有夾角α，所述的夾角α為銳角；然后在勵磁線圈上施加一個交變電場，勵磁線圈工作時，在磁電信號轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生一個基本電信號，同時對磁性感溫元件進行勵磁，當被測物體溫度變化時，磁性感溫元件的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，所述的變化反映在磁電信號轉(zhuǎn)換元件中就產(chǎn)生了相應(yīng)溫度的電信號，通過信號判別電路，以及控制電路可實現(xiàn)非接觸式測溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的所述的β角的范圍在100-170 度，優(yōu)選在110-160度，更加優(yōu)選的是110-140度；或，所述的α角的范圍在10-80度， 優(yōu)選在15-75度，更加優(yōu)選的是25-70度；以及，所述的工作溫度是指室溫至250°C，優(yōu)選 30-2200C，更加優(yōu)選 50-200°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鐵磁體、亞鐵磁體是指鐵、鎳、鈷、 釓、鏑的任何一種以及它們組合的合金，以及鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對應(yīng)不同的頻率或功率，預(yù)置多個μ-T曲線，測溫時采用的比較對象和預(yù)置的等同或者最為接近的μ-Τ曲線進行換算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的控制電路包括電源電路、輸出控制電路、電流檢測電路、溫度保護電路、輸出調(diào)節(jié)電路、顯示電路和保護電路等，還包括測溫電路，所述的測溫電路包括磁電信號轉(zhuǎn)換元件和電信號判別電路，磁電信號轉(zhuǎn)換元件與電信號判別電路相連，電信號判別電路再與輸出控制電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的磁電信號轉(zhuǎn)換元件包括電磁感應(yīng)線圈、霍爾線圈以及霍爾芯片，或者他們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于被加熱物體的尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁性感溫元件尺寸、形狀和質(zhì)量，以及磁電信號轉(zhuǎn)換元件之間的參數(shù)是相對固定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4或7所述的方法，其特征在于采用的被加熱物體尺寸、形狀和質(zhì)量對勵磁線圈、磁性感溫元件、磁電信號轉(zhuǎn)換元件很小的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可以對磁電信號轉(zhuǎn)換元件進行部分屏蔽； 所述的勵磁線圈可以兼做被加熱物體的加熱線圈；所述的磁性感溫元件固定在被測溫的部件上并互相接觸形成良好的導(dǎo)熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非接觸式測溫方法，具體的講是利用鐵(亞鐵)磁體的磁導(dǎo)率的溫度特性，配合勵磁線圈和磁電信號轉(zhuǎn)換元件，并結(jié)合控制電路，實現(xiàn)對被加熱物體的非接觸測溫。
文檔編號G01K7/38GK102207411SQ20101013678
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者劉勁旋, 葉小舟, 彭靄鉗, 林衛(wèi)文, 武煒 申請人:葉小舟, 林衛(wèi)文