溫差檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種溫差檢測(cè)儀，包括檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊、人機(jī)接口模塊、通訊模塊；所述檢測(cè)電橋輸出端與信號(hào)放大模塊輸入端連接，信號(hào)放大模塊輸出端與采樣保持模塊輸入端連接，采樣保持模塊輸出端、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊依次連接，所述運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與人機(jī)接口模塊、通訊模塊連接，同時(shí)運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊連接；可以同時(shí)用于大溫差和微小溫差測(cè)量，能夠手動(dòng)或自動(dòng)切換量程；易于校驗(yàn)；可以同時(shí)檢測(cè)被測(cè)點(diǎn)溫度。
【專利說明】溫差檢測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高精度的用于寬量程測(cè)量的溫差檢測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]溫差測(cè)量是檢測(cè)兩個(gè)不同被測(cè)點(diǎn)之間的溫度的偏差情況。常用的溫差測(cè)量一般采用二種方式，方式一是采用兩個(gè)獨(dú)立的溫度傳感器分別檢測(cè)兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫度，計(jì)算兩個(gè)溫度的差值作為溫差數(shù)據(jù)；方式二是采用兩只同一分度的熱電偶傳感器串聯(lián)，每支熱電偶傳感器檢測(cè)一個(gè)溫度點(diǎn)，根據(jù)兩只串聯(lián)熱電偶傳感器輸出的電勢(shì)計(jì)算溫差數(shù)據(jù)。兩種測(cè)量方式均存在溫差測(cè)量準(zhǔn)確度不高的問題，方式一是因溫度檢測(cè)準(zhǔn)確度較低，經(jīng)計(jì)算后的溫差數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度更差；方式二是因熱電偶傳感器本身檢測(cè)準(zhǔn)確度不高、線性差等，造成測(cè)得的溫差數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度差。因此以上兩種方式用于溫差較大的應(yīng)用場(chǎng)合效果較好，但在溫差較小的應(yīng)用場(chǎng)合誤差較大或不能測(cè)量。
[0003]常用的溫度檢測(cè)方法有接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量兩種方式，其中接觸式測(cè)量的精度最高。在接觸式測(cè)量中常用熱電阻、熱電偶、熱敏電阻等3種類型傳感器。其中，熱電阻一般用于高精度、中低溫測(cè)量領(lǐng)域，熱電偶一般用于高溫測(cè)量領(lǐng)域，熱敏電阻一般用于低精度的測(cè)量領(lǐng)域。熱電阻的測(cè)量準(zhǔn)確度最高、線性度最好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種溫差檢測(cè)儀；溫差測(cè)量精度高，可以同時(shí)用于大溫差和微小溫差測(cè)量，能夠手動(dòng)或自動(dòng)切換量程；易于校驗(yàn)、可以同時(shí)檢測(cè)被測(cè)點(diǎn)溫度。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為:
[0006]一種溫差檢測(cè)儀，包括檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊、人機(jī)接口模塊、通訊模塊；所述檢測(cè)電橋輸出端與信號(hào)放大模塊輸入端連接，信號(hào)放大模塊輸出端與采樣保持模塊輸入端連接，采樣保持模塊輸出端、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊依次連接，所述運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與人機(jī)接口模塊、通訊模塊連接，同時(shí)運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊連接。
[0007]所述運(yùn)算及邏輯控制模塊用于:a.根據(jù)需要控制檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊各自的工作狀態(tài)；b.采集模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)果數(shù)據(jù)，并計(jì)算兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫度和溫差數(shù)據(jù)控制人機(jī)接口模塊顯示信息，接收人機(jī)接口模塊的輸入數(shù)據(jù)或指令，并按指令要求工作；d.控制通訊模塊與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)送數(shù)據(jù)，獲取指令，并按并按指令要求工作；
[0008]所述信號(hào)放大模塊用于對(duì)檢測(cè)電橋的輸出信號(hào)U進(jìn)行放大；
[0009]所述采樣保持模塊用于對(duì)信號(hào)放大模塊輸出信號(hào)V進(jìn)行采樣和保持；[0010]所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括AD轉(zhuǎn)換元件及輔助電路，完成對(duì)信號(hào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0011]所述檢測(cè)電橋包括分壓電阻1、分壓電阻I1、工作模式模擬開關(guān)、熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB、參比電阻III;其中電阻分壓電阻1、分壓電阻II的一端分別與電源輸入端E連接，分壓電阻I另一端通過工作模式模擬開關(guān)K分別與參比電阻II1、熱電阻傳感器RtA連接，同時(shí)分壓電阻1、工作模式模擬開關(guān)K分別與輸出端的一端連接，分壓電阻II的另一端、及熱電阻傳感器RtB —端分別與輸出端另一端連接，參比電阻II1、熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB另一端接地，所述熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB分別與兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)連接、并與被測(cè)介質(zhì)接觸，拾取被測(cè)點(diǎn)溫度信號(hào)。所述檢測(cè)電橋可以根據(jù)工作模式模擬開關(guān)K I的狀態(tài)構(gòu)成兩種檢測(cè)量電橋。
[0012]所述信號(hào)放大模塊包括放大器、放大倍率調(diào)整電阻、放大倍率選擇模擬開關(guān)，其中放大倍率調(diào)整電阻Rx —端與放大倍率選擇模擬開關(guān)連接，放大倍率調(diào)整電阻Rx另一端與放大器的反饋電阻輸入端連接，放大倍率選擇模擬開關(guān)另一端與放大器輸出端連接。放大倍率選擇模擬開關(guān)處于不同開關(guān)狀態(tài)可以改變放大倍率調(diào)整電阻Rx的電阻值，調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。所述信號(hào)放大模塊根據(jù)放大倍率選擇模擬開關(guān)所選擇倍率對(duì)檢測(cè)電橋的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]1.本發(fā)明可以精確測(cè)量兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫差，并可同時(shí)檢測(cè)或計(jì)算兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫
度，溫差測(cè)量精度高；
[0015]2.本發(fā)明可以手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)置儀器的量程，以確保儀器工作在最佳工作狀態(tài)，滿足寬量程的要求，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的相關(guān)問題；
[0016]3.可以同時(shí)用于大溫差和微小溫差測(cè)量，能夠手動(dòng)或自動(dòng)切換量程；易于校驗(yàn)；
[0017]4.操作簡便，可以同時(shí)檢測(cè)被測(cè)點(diǎn)溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為溫差檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中，I檢測(cè)電橋，2信號(hào)放大模塊，3采樣保持模塊，4模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，5運(yùn)算及邏輯控制模塊，6人機(jī)接口模塊，7通訊模塊，8分壓電阻I，9工作模式模擬開關(guān)Kl，10熱電阻傳感器RtA，11熱電阻傳感器RtB，12參比電阻III，13放大器，14放大倍率調(diào)整電阻，15放大倍率選擇模擬開關(guān)K2，16限流電阻，17采樣模擬開關(guān)K3，18保持電容，19放大器，20分壓電阻II。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖來詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0021]如圖1所示，一種溫差檢測(cè)儀，主要包括檢測(cè)電橋1、信號(hào)放大模塊2、采樣保持模塊3、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4、運(yùn)算及邏輯控制模塊5、人機(jī)接口模塊6、通訊模塊7 ;所述檢測(cè)電橋I輸出端與信號(hào)放大模塊2輸入端連接，信號(hào)放大模塊2輸出端與采樣保持模塊3輸入端連接，采樣保持模塊3輸出端、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4、運(yùn)算及邏輯控制模塊5依次連接，所述運(yùn)算及邏輯控制模塊5分別與人機(jī)接口模塊6、通訊模塊7連接，同時(shí)運(yùn)算及邏輯控制模塊5分別與檢測(cè)電橋1、信號(hào)放大模塊2、采樣保持模塊3連接；[0022]所述運(yùn)算及邏輯控制模塊5用于:a.根據(jù)需要控制檢測(cè)電橋1、信號(hào)放大模塊2、采樣保持模塊3各自的工作狀態(tài);b.采集模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4的結(jié)果數(shù)據(jù)，并計(jì)算兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫度和溫差數(shù)據(jù)；c.控制人機(jī)接口模塊6顯示信息，接收人機(jī)接口模塊6的輸入數(shù)據(jù)或指令，并按指令要求工作；d.控制通訊模塊7與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)送數(shù)據(jù)，獲取指令，并按并按指令要求工作；
[0023]所述信號(hào)放大模塊2用于對(duì)檢測(cè)電橋I的輸出信號(hào)U進(jìn)行放大；
[0024]所述采樣保持模塊3用于對(duì)信號(hào)放大模塊2輸出信號(hào)V進(jìn)行采樣和保持；
[0025]所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4包括AD轉(zhuǎn)換元件及輔助電路，完成對(duì)信號(hào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0026]所述檢測(cè)電橋I包括分壓電阻I 8、分壓電阻II 20、工作模式模擬開關(guān)K19、熱電阻傳感器RtAlO、熱電阻傳感器RtBll、參比電阻III12 ;其中分壓電阻I 8、分壓電阻II 20的一端分別與電源輸入端E連接，分壓電阻I 8另一端通過工作模式模擬開關(guān)K19分別與參比電阻III 12、熱電阻傳感器RtAlO連接，分壓電阻I 8、工作模式模擬開關(guān)K19同時(shí)分別與輸出端的一端連接，分壓電阻II 20的另一端、及熱電阻傳感器RtBll —端分別與輸出端另一端連接，參比電阻III12、熱電阻傳感器RtAlO、熱電阻傳感器RtBll另一端接地，所述熱電阻傳感器RtAlO、熱電阻傳感器RtBll分別與兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)連接，并與被測(cè)介質(zhì)接觸，拾取被測(cè)點(diǎn)溫度信號(hào)。可以切換電橋?yàn)闇囟葯z測(cè)電橋或溫差檢測(cè)電橋。所述檢測(cè)電橋I可以根據(jù)工作模式模擬開關(guān)K 19的狀態(tài)構(gòu)成兩種檢測(cè)量電橋:
[0027]a.若工作模式模擬開關(guān)K19中與熱電阻傳感器RtBll直接連接的開關(guān)閉合，另一開關(guān)斷開，檢測(cè)電橋等效為由分壓電阻I 8、熱電阻傳感器RtAlO、熱電阻傳感器RtBll構(gòu)成的溫度檢測(cè)電橋，當(dāng)熱電阻傳感器RtAlO與熱電阻傳感器RtBll阻值不等時(shí)，電橋輸出U代表當(dāng)前兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)溫度差，用于兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫差；
[0028]b.若工作模式模擬開關(guān)K19中與參與電阻III12直接連接的開關(guān)閉合，另一開關(guān)斷開，檢測(cè)電橋等效為由分壓電阻I 8、熱電阻傳感器RtAlO、參比電阻III 12構(gòu)成的溫度檢測(cè)電橋，當(dāng)熱電阻傳感器RtAlO與參比電阻III12阻值不等時(shí)，電橋輸出U代表當(dāng)前溫度變化，用于檢測(cè)第一被測(cè)點(diǎn)的溫度。
[0029]所述溫差檢測(cè)儀，可以檢測(cè)兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫差，也可以檢測(cè)其中一個(gè)點(diǎn)的溫度，并計(jì)算出另一個(gè)點(diǎn)的溫度。
[0030]所述信號(hào)放大模塊2包括放大器13、放大倍率調(diào)整電阻Rxl4、放大倍率選擇模擬開關(guān)K215，其中放大倍率調(diào)整電阻Rx 14 —端與放大倍率選擇模擬開關(guān)K215連接，放大倍率調(diào)整電阻Rxl4另一端與放大器的反饋電阻輸入端連接，放大倍率選擇模擬開關(guān)K215另一端與放大器輸出端連接。放大倍率選擇模擬開關(guān)K215處于不同開關(guān)狀態(tài)可以改變放大倍率調(diào)整電阻Rxl4的電阻值，調(diào)整放大器13的放大倍數(shù)。所述信號(hào)放大模塊2用于對(duì)檢測(cè)電橋I的輸出信號(hào)U進(jìn)行放大。
[0031]所述采樣保持模塊3包括限流電阻16、采樣模擬開關(guān)K317、保持電容18、放大器19。其中，限流電阻16、采樣模擬開關(guān)K317、放大器19的一個(gè)輸入端依次連接，保持電容18一端與放大器19的該輸入端連接、另一端接地；所述采樣保持模塊3用于對(duì)放大器輸出信號(hào)V進(jìn)行采樣和保持，采樣模擬開關(guān)17閉合時(shí)，放大器輸出信號(hào)V通過限流電阻16對(duì)保持電容18進(jìn)行充電，采集模擬開關(guān)17斷開時(shí)，停止充電，保持電容18處于保持狀態(tài)，放大器19將電容電壓信號(hào)等值輸出給模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4。[0032]所述運(yùn)算及邏輯控制模塊5是溫差檢測(cè)儀的關(guān)鍵部件，主要完成對(duì)以下工作:
[0033]a.根據(jù)需要控制工作模式模擬開關(guān)K19、放大倍率選擇模擬開關(guān)K215、采樣模擬開關(guān)K317的閉合和斷開狀態(tài)；
[0034]b.采集模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4的結(jié)果數(shù)據(jù)，并計(jì)算兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫度和溫差數(shù)據(jù)；
[0035]c.控制人機(jī)接口模塊6顯示信息，接收人機(jī)接口模塊6的輸入數(shù)據(jù)或指令，并按指令要求工作；
[0036]d.控制通訊模塊7與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)送數(shù)據(jù)，獲取指令，并按并按指令要求工作；
[0037]上述校準(zhǔn)過程可以按周期進(jìn)行或在儀表失準(zhǔn)的情況下進(jìn)行，可以根據(jù)需要進(jìn)行全部校準(zhǔn)或部分校準(zhǔn)。
[0038]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溫差檢測(cè)儀，其特征是，包括檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊、人機(jī)接口模塊、通訊模塊；所述檢測(cè)電橋輸出端與信號(hào)放大模塊輸入端連接，信號(hào)放大模塊輸出端與采樣保持模塊輸入端連接，采樣保持模塊輸出端、模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算及邏輯控制模塊依次連接，所述運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與人機(jī)接口模塊、通訊模塊連接，同時(shí)運(yùn)算及邏輯控制模塊分別與檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊連接； 所述信號(hào)放大模塊用于對(duì)檢測(cè)電橋的輸出信號(hào)U進(jìn)行放大； 所述采樣保持模塊用于對(duì)信號(hào)放大模塊輸出信號(hào)V進(jìn)行采樣和保持； 所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括AD轉(zhuǎn)換元件及輔助電路，完成對(duì)信號(hào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換； 所述運(yùn)算及邏輯控制模塊用于:a.根據(jù)需要控制檢測(cè)電橋、信號(hào)放大模塊、采樣保持模塊各自的工作狀態(tài)；b.采集模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)果數(shù)據(jù)，并計(jì)算兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的溫度和溫差數(shù)據(jù)；c.控制人機(jī)接口模塊顯示信息，接收人機(jī)接口模塊的輸入數(shù)據(jù)或指令，并按指令要求工作；d.控制通訊模塊與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)送數(shù)據(jù)，獲取指令，并按并按指令要求工作。
2.如權(quán)利要求1所述的溫差檢測(cè)儀，其特征是，所述檢測(cè)電橋包括分壓電阻1、分壓電阻I1、工作模式模擬開關(guān)、熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB、參比電阻III;其中電阻分壓電阻1、分壓電阻II的一端分別與電源輸入端E連接，分壓電阻I另一端通過工作模式模擬開關(guān)K分別與參比電阻II1、熱電阻傳感器RtA連接，同時(shí)分壓電阻1、工作模式模擬開關(guān)K分別與輸出端的一端連接，分壓電阻II的另一端、及熱電阻傳感器RtB—端分別與輸出端另一端連接，參比電阻II1、熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB另一端接地，所述熱電阻傳感器RtA、熱電阻傳感器RtB分別與兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)連接、并與被測(cè)介質(zhì)接觸，拾取被測(cè)點(diǎn)溫度信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的溫差檢測(cè)儀，其特征是，所述檢測(cè)電橋可以根據(jù)工作模式模擬開關(guān)K I的狀態(tài)構(gòu)成兩種檢測(cè)電橋。
4.如權(quán)利要求1所述的溫差檢測(cè)儀，其特征是，所述信號(hào)放大模塊包括放大器、放大倍率調(diào)整電阻、放大倍率選擇模擬開關(guān)，其中放大倍率調(diào)整電阻Rx —端與放大倍率選擇模擬開關(guān)連接，放大倍率調(diào)整電阻Rx另一端與放大器的反饋電阻輸入端連接，放大倍率選擇模擬開關(guān)另一端與放大器輸出端連接。放大倍率選擇模擬開關(guān)處于不同開關(guān)狀態(tài)可以改變放大倍率調(diào)整電阻Rx的電阻值，調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的溫差檢測(cè)儀，其特征是，所述信號(hào)放大模塊根據(jù)放大倍率選擇模擬開關(guān)所選擇倍率對(duì)檢測(cè)電橋的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。
【文檔編號(hào)】G01K3/14GK203422168SQ201320550538
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】王慶河, 彭公華, 李曉, 房英翠, 王兵, 戴興中, 王慶山 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司