新型鋼軌測溫計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鋼軌測溫計，包括通過通信電纜連接的手持設(shè)備端和溫度測量端；手持設(shè)備端包括設(shè)置在一電子倉盒內(nèi)的OLDE顯示屏、薄膜按鍵面板、供電電池，供電電池固定于電子倉盒內(nèi)部為OLDE顯示屏和單片機電子電路板供電，單片機電子電路板接受薄膜按鍵面板的輸入信號、控制電子顯示屏顯示，并通過通信電纜與溫度測量端通訊連接；溫度測量端包括由外殼體和內(nèi)殼體套裝形成的金屬殼體、嵌套在內(nèi)殼體和外殼體之間的環(huán)形磁鐵、固定于內(nèi)殼體上的電路板和焊接在電路板上、并且朝向金屬殼體開口端的紅外溫度計，金屬殼體開口端由導熱銀片進行封閉。本發(fā)明的新型鋼軌測溫計結(jié)構(gòu)輕巧牢固，操作方便，防護性好，精度高，測溫響應(yīng)速度快。
【專利說明】新型鋼軌測溫計
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新型鋼軌測溫計，屬于電路【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0003]鋼軌測溫計是鐵路上測量鋼軌表面溫度的專用測試儀器。無論是線路的鋪設(shè)施工和養(yǎng)護維修，還是換軌作業(yè)，以及工務(wù)部門的“三防”(防脹、防斷、防暑)都必須以鋼軌溫度為主要依據(jù)。隨著現(xiàn)代化鐵路的高速發(fā)展，對線路的要求也越來越高。因此，對于鋼軌測溫計的準確度和穩(wěn)定性等方面的要求，也相應(yīng)地有了更高的標準。
[0004]目前在線路上使用的鋼軌測溫計，有雙金屬式鋼軌測溫計和模擬信號數(shù)字式鋼軌測溫計兩種，而模擬信號數(shù)字式鋼軌測溫計因其具有響應(yīng)速度快、讀數(shù)直觀和抗干擾能力強等優(yōu)點，使用最為廣泛。
[0005]當前，模擬信號數(shù)字式鋼軌測溫計通常采用DS18B20溫度傳感器對溫度進行采樣，通過單片機及外圍電路來控制傳感器及溫度數(shù)據(jù)的顯示。由于將溫度傳感器固化在金屬殼體之內(nèi)，被測鋼軌表面和溫度傳感器之間熱平衡時間通常在120s以上，測試費時，測試效率低下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種新型鋼軌測溫計，縮短被測鋼軌表面和溫度傳感器之間熱平衡時間，解決高精度測溫條件下測量耗時的問題。
[0007]本發(fā)明目的是由以下技術(shù)方案來完成:
一種新型鋼軌測溫計，其特征是，包括手持設(shè)備端和溫度測量端兩部分組成，二者之間通過通信電纜連接；
所述的手持設(shè)備端包括設(shè)置在一電子倉盒內(nèi)的OLDE顯示屏、薄膜按鍵面板、供電電池，其中所述的OLED顯示屏和薄膜按鍵面板固定在電子倉盒內(nèi)表面，供電電池固定于電子倉盒內(nèi)部為OLDE顯示屏和單片機電子電路板供電，單片機電子電路板接受薄膜按鍵面板的輸入信號、控制電子顯示屏顯示，并通過通信電纜與溫度測量端通訊連接；
溫度測量端包括由外殼體和內(nèi)殼體套裝形成的金屬殼體、嵌套在內(nèi)殼體和外殼體之間的環(huán)形磁鐵、固定于內(nèi)殼體上的電路板和焊接在電路板上、并且朝向金屬殼體開口端的紅外溫度計，金屬殼體開口端由導熱銀片進行封閉。
[0008]內(nèi)殼體、環(huán)形磁鐵與導熱銀片之間夾持一環(huán)形的絕熱墊片，絕熱墊片的環(huán)形空間與內(nèi)殼體形成貫通，使紅外溫度計與導熱銀片相隔一定距離相對設(shè)置。
[0009]紅外溫度計的紅外接收面朝向?qū)徙y片。
[0010]紅外溫度計測得的溫度值通過電路板經(jīng)通訊電纜傳輸?shù)绞殖衷O(shè)備端內(nèi)的單片機電子電路板進行信號處理。
[0011]所述內(nèi)殼體為一中空的套筒，內(nèi)壁上設(shè)置一用于安裝電路板的臺階，電路板上安裝的紅外溫度計容納于套筒的中空空間內(nèi)。
[0012]所述的手持設(shè)備端薄膜按鍵面板上設(shè)有開機、關(guān)機、背光三個按鍵，其中背光按鍵用于控制OLED顯示屏背光的點亮。OLED顯示屏背光的關(guān)閉可以由背光按鍵控制，也可以在單片機電子電路板中由程序?qū)崿F(xiàn)當點亮后經(jīng)一延時時間后自動關(guān)閉。
[0013]所述的溫度測量端通過外殼體和導熱銀片實現(xiàn)密封保護，導熱銀片與鋼軌表面貼合，鋼軌溫度與導熱銀片之間通過接觸熱傳遞達到熱平衡，紅外溫度計直接測量導熱銀片的溫度來反映鋼軌表面的溫度。
[0014]所述的溫度測量端通過環(huán)形磁鐵吸附在鋼軌表面，實現(xiàn)導熱銀片與鋼軌表面的緊密貼合。導熱銀片和環(huán)形磁鐵與內(nèi)殼體之間有一絕熱墊片，減小測試測量端對鋼軌表面局部溫度的影響，并實現(xiàn)導熱銀片與鋼軌表面的快速熱平衡。
[0015]本發(fā)明所達到的有益效果:
本發(fā)明由手持設(shè)備端和溫度測量端兩部分組成，手持設(shè)備端具備開機、關(guān)機和背光顯示控制功能，并將所測得的溫度值進行實時顯示；溫度測量端由高精度紅外溫度傳感器進行溫度感知，并由導熱銀片進行密封保護，使得此新型鋼軌測溫計結(jié)構(gòu)輕巧牢固，操作方便，防護性好，精度高，測溫響應(yīng)速度快等優(yōu)點。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1、本發(fā)明利用紅外溫度計作為溫度采集元件，實現(xiàn)紅外溫度計與導熱銀片的非接觸性測溫，響應(yīng)速度快。
[0017]2、本發(fā)明采用導熱銀片對紅外溫度計感溫面進行密封處理，防水防塵，防止紅外環(huán)境氣流變動所弓I入的測量干擾。
[0018]3、本發(fā)明通過測量導熱銀片的溫度來間接測量鋼軌的溫度，所采用的導熱銀片厚度薄，極大的縮短了導熱銀片與鋼軌之間的熱平衡時間，提高溫度測量的響應(yīng)速度。
[0019]4、本發(fā)明導熱銀片和環(huán)形磁鐵與內(nèi)殼體之間有一絕熱墊片，減小測試測量端對鋼軌表面局部溫度的影響，并減小導熱銀片與鋼軌表面的熱平衡時間。
[0020]5、本發(fā)明紅外溫度計的導熱銀片面內(nèi)通過使用環(huán)形磁鐵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柱形磁鐵，增強磁鐵的吸力，從而使導熱銀片與鋼軌間的吸附力更強，感溫面更密貼，溫場更均勻，測溫更迅速、更準確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為新型鋼軌測溫計實物圖。
[0022]圖2為溫度測量端內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為溫度測量端吸附于鋼軌表面示意圖。
[0024]圖4為新型鋼軌測溫計工作原理圖。
[0025]圖5為新型鋼軌測溫計精度與溫度范圍關(guān)系。
[0026]圖6為新型鋼軌測溫計主控單元電路原理圖。
[0027]圖7為新型鋼軌測溫計電源控制原理圖。
[0028]圖8為新型鋼軌測溫計性能指標。
[0029]圖中，手持設(shè)備端1、溫度測量端2、通訊電纜3、開機按鍵4、關(guān)機按鍵5、背光按鍵6、OLED顯示屏7、電路板8、內(nèi)殼體9、環(huán)形磁鐵10、絕熱墊片11、導熱銀片12、外殼體13、紅外溫度計14、鋼軌15。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0031]如圖1所示，手持設(shè)備端I和溫度測量端2通過通訊電纜3組成本新型鋼軌測溫計。手持設(shè)備端I通過開機按鍵4和關(guān)機按鍵5實現(xiàn)設(shè)備的開機與關(guān)機，通過OLED顯示屏7顯示所測溫度值，按下背光按鍵6，OLDE顯示屏背光燈亮。
[0032]如圖2所示，溫度測量端的紅外溫度計14焊接在電路板8上，然后再固定于內(nèi)殼體9的內(nèi)臺階上，紅外溫度計14的紅外接收面朝向?qū)徙y片12，測得的溫度值通過與電路板8電連接的通訊電纜3傳輸?shù)绞殖衷O(shè)備端I內(nèi)的單片機進行信號處理與顯示，導熱銀片12和內(nèi)殼體9以及環(huán)形磁鐵10之間有環(huán)形的絕熱墊片11，隔絕導熱銀片12的熱量損失，環(huán)形磁鐵10嵌套在內(nèi)殼體9和外殼體13之間，用于將溫度測量端2吸附于鋼軌面上。
[0033]本發(fā)明使用時，按下手持設(shè)備端I的開機按鍵4，打開鋼軌測溫計。測試時，如圖3所示，首先將待測鋼軌15表面的鐵銹等污物去除，將溫度測量端2上導熱銀片12的一面貼緊鋼軌15表面，溫度測量端2由環(huán)形磁鐵10吸附在鋼軌15表面，待手持設(shè)備端I上的OLDE顯示屏7顯示的溫度值穩(wěn)定，即可測得鋼軌15的溫度。在測試過程中，按下手持設(shè)備端I上的背光按鍵6，OLED顯示屏背光燈亮，15s后背光燈自動關(guān)閉。測試結(jié)束，按下手持設(shè)備端I的關(guān)機按鍵5，鋼軌測溫計關(guān)閉。
[0034]本實施例中，硬件電路工作原理框圖如圖4所示，鋰電池為整個測量系統(tǒng)供電，經(jīng)電源模塊進行電壓變換后，分別給紅外溫度計、微控制器、OLED顯示模塊供電，電源控制模塊用于控制電源模塊供電的通斷。
[0035]本實施例中，紅外溫度計14采用非接觸式紅外測溫器件MLX90614，其內(nèi)部采用低噪聲放大器、17位A/D轉(zhuǎn)換器及功能強大的DSP處理單元，具有較高的溫度分辨率和測量精度，具有SMBUS和PWM兩種通訊方式。MLX90614的測溫范圍為-40°C?+125°C，溫度分辨率為0.020C，在常溫范圍時，測量的絕對精度為±0.2°C，在-40V?+70°C范圍內(nèi)具有最大土 1°C的絕對精度，而考慮到實際應(yīng)用環(huán)境與鋼軌之間的溫度差通常不超過20度，當采用導熱銀片12作為密封和感溫結(jié)構(gòu)之后，溫度測量精度會更加穩(wěn)定，小于±0.5°C，如附圖5中A區(qū)域。非接觸式紅外測溫器件MLX90614的測量精度直接決定了整個系統(tǒng)的溫度測量精度，完全可以滿足本方案中如圖8所示的用于測溫的參數(shù)要求。
[0036]本實施例中，導熱銀片12采用0.5mm厚銀片，保證導熱銀片的強度和導熱快速性；手持設(shè)備端采用C8051F410單片機作為控制單元，采用OLED顯示屏，采用防水防塵設(shè)計，系統(tǒng)功耗小于20mA。
[0037]本實施例在具體實施時，采用鋰電池供電。鋰電池具有容量大、無記憶效應(yīng)、性價比高等特點，因此，在本實例中選用鋰電池，并配備一塊鋰電池做更換，單鋰電池為1900mAh3.7V，鋼軌測溫計的在實際使用中的連續(xù)工作時間可達60小時以上，如圖8所示。
[0038]硬件電路設(shè)計采用成熟技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖6和7對硬件電路作簡要說明。單片機NI采用C8051F410作為控制單元，控制OLED顯示屏的數(shù)據(jù)顯示，通過串行通信接口C0N2讀取紅外溫度計輸入的測量測試值信號，通過Pl接口實現(xiàn)對單片機程序的燒寫。按鍵SI為背光按鍵6，S2為開機按鍵4，S3為關(guān)機按鍵5。當按下背光按鍵SI時，Light信號從高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機NI檢測到電平信號變化，控制OLED顯示屏背光燈亮。附圖7中二極管VDl、二極管VD2、三極管V3、三極管V4、電阻R20、R21、R23、R25、S2、S3、穩(wěn)壓管V5、鋰電池BTl共同組成了開關(guān)機控制電路；V1為電壓轉(zhuǎn)換器，為后續(xù)電路工作提供穩(wěn)定的工作電壓，電容C2和C6為去噪聲電容。
[0039] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型鋼軌測溫計，其特征是，包括手持設(shè)備端和溫度測量端兩部分組成，二者之間通過通信電纜連接； 所述的手持設(shè)備端包括設(shè)置在一電子倉盒內(nèi)的OLDE顯示屏、薄膜按鍵面板、供電電池，其中所述的OLED顯示屏和薄膜按鍵面板固定在電子倉盒內(nèi)表面，供電電池固定于電子倉盒內(nèi)部為OLDE顯示屏和單片機電子電路板供電，單片機電子電路板接受薄膜按鍵面板的輸入信號、控制電子顯示屏顯示，并通過通信電纜與溫度測量端通訊連接； 溫度測量端包括由外殼體和內(nèi)殼體套裝形成的金屬殼體、嵌套在內(nèi)殼體和外殼體之間的環(huán)形磁鐵、固定于內(nèi)殼體上的電路板和焊接在電路板上、并且朝向金屬殼體開口端的紅外溫度計，金屬殼體開口端由導熱銀片進行封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼軌測溫計，其特征是，內(nèi)殼體、環(huán)形磁鐵與導熱銀片之間夾持一環(huán)形的絕熱墊片，絕熱墊片的環(huán)形空間與內(nèi)殼體形成貫通，使紅外溫度計與導熱銀片相隔一定距離相對設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型鋼軌測溫計，其特征是，紅外溫度計的紅外接收面朝向?qū)徙y片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼軌測溫計，其特征是，紅外溫度計測得的溫度值通過電路板經(jīng)通訊電纜傳輸?shù)绞殖衷O(shè)備端內(nèi)的單片機電子電路板進行信號處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼軌測溫計，其特征是，所述內(nèi)殼體為一中空的套筒，內(nèi)壁上設(shè)置一用于安裝電路板的臺階，電路板上安裝的紅外溫度計容納于套筒的中空空間內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼軌測溫計，其特征是，所述的手持設(shè)備端薄膜按鍵面板上設(shè)有開機、關(guān)機、背光三個按鍵，其中背光按鍵用于控制OLED顯示屏背光的點亮。
【文檔編號】G01J5/06GK104330163SQ201410624485
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】張建新, 梁宛玉, 徐建 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心