專利名稱：一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器及其監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全工程學(xué)科中火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種主要用于火災(zāi)的早期探測(cè)及電力、冶金、石化等エ業(yè)領(lǐng)域各類長(zhǎng)隧道、傳送帶、大型生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、軌道交通等環(huán)境惡劣場(chǎng)所，由于各種電カ設(shè)施、設(shè)備或物品的過(guò)熱、明火燃燒引起的火災(zāi)發(fā)生之前或初期異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警的能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器及其監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
線型溫度傳感器在電力、冶金、石化等エ業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，主要存在如下問(wèn)題ー是應(yīng)用場(chǎng)所大多為野外或半野外場(chǎng)所，環(huán)境惡劣電磁干擾強(qiáng)，并且日常的應(yīng)用環(huán)境溫度變化明顯，晝夜溫差以及冬夏溫差非常大，加上安裝使用長(zhǎng)度均在150米以上等因素，導(dǎo)致線型溫度傳感器監(jiān)測(cè)異常溫度時(shí)，易受環(huán)境溫度的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)誤報(bào)警。ニ是為了降低由于環(huán)境溫度變化引起的誤報(bào)率，通常采用調(diào)高報(bào)警響應(yīng)值降低溫度傳感器靈敏度的方 法，這樣帶來(lái)的后果是延誤了溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)漏報(bào)警，特別是ー些重點(diǎn)防火部位，雖然安裝了差定溫型線型溫度傳感器，但為了防止誤報(bào)警，有些時(shí)候干脆屏蔽了差溫功能，僅保留定溫報(bào)警功能，導(dǎo)致傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)探測(cè)，延誤了最佳報(bào)警及滅火救援時(shí)機(jī)。由于上述問(wèn)題的存在，大大限制了線型溫度傳感器的應(yīng)用范圍，影響了線型溫度傳感器的火災(zāi)早期響應(yīng)能力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前線型溫度傳感器存在的不足，本發(fā)明提供一種成本低并且具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和早期火災(zāi)響應(yīng)能力的能夠自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的線型溫度傳感器及其監(jiān)測(cè)方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，它包括微處理器和敏感単元；所說(shuō)敏感單元采用四芯統(tǒng)ー絞合結(jié)構(gòu)，敏感単元中四芯線首端與微處理器接線端子對(duì)應(yīng)端連接；微處理器電路由第1、2前置電路、第1、2濾波電路、第1、2放大電路、脈寬控制電路、脈寬驅(qū)動(dòng)電路、CPU處理器、報(bào)警輸出電路組成；芯線1、2輸出信號(hào)通過(guò)第I前置電路輸出到第I濾波電路輸入端，第I濾波電路輸出信號(hào)經(jīng)第I放大電路接至CPU輸入端；芯線3、4輸出信號(hào)通過(guò)第2前置電路輸出至加法器，加法器輸出信號(hào)經(jīng)第2濾波電路和第2放大電路輸出至CPU輸入端，同時(shí)CPU輸出控制信息至脈寬控制電路，脈寬驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)輸出至加法器形成閉環(huán)控制。所說(shuō)敏感単元，其中兩芯線為導(dǎo)體，外層涂敷負(fù)溫度系數(shù)絕緣材料；另兩芯線為具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)體，外層涂敷絕緣材料，四芯線外加防水護(hù)套。敏感単元芯線的溫度輸出信號(hào)均為阻抗信號(hào)，并各線的阻抗隨溫度的變化率不同。脈寬控制電路由振蕩電路、整形電路和積分電路組成；CPU控制振蕩電路輸出的可調(diào)整的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)整形電路輸出的信號(hào)接至積分電路輸入端。報(bào)警輸出電路包括顯示電路和輸出控制電路；顯示電路由LED數(shù)碼管或IXD液晶屏構(gòu)成，可顯示溫度和報(bào)警點(diǎn)位置；輸出電路包括光耦和繼電器，CPU輸出控制信號(hào)通過(guò)光耦接至繼電器，繼電器輸出端接至遠(yuǎn)程控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出的隔離控制。一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)包括如下處理步驟根據(jù)敏感単元實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)，與預(yù)先存儲(chǔ)在CPU內(nèi)的典型火災(zāi)燃燒曲線進(jìn)行比較，得出所監(jiān)視區(qū)間的溫度狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償。差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)包括如下步驟首先獲取敏感單元中芯線1、2的輸入信號(hào)初始值CO及芯線3、4的輸入信號(hào)初始值B0，并記錄當(dāng)前的運(yùn)行時(shí)間TO ;傳感器進(jìn)入正常監(jiān)視狀態(tài)后，微處理器實(shí)時(shí)采集兩路阻 抗信號(hào)當(dāng)前數(shù)據(jù)值Cn、Bn、Tn，計(jì)算出芯線1、2當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差A(yù)C = Cn-CO、芯線3、4當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差ΛΒ = Βη-Β0、運(yùn)行時(shí)間差A(yù)T = Tn-TO及芯線I、2阻抗變化率Λ C/AT、芯線3、4阻抗變化率Λ B/AT、比值A(chǔ)C/Λ B ;當(dāng)Λ C/Λ B比值滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，判斷Λ C/ Λ T是否滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足，則繼續(xù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值Cn+1、Tn+1、Cn+2、Tn+2，判斷溫度變化趨勢(shì)是否仍然滿足差溫報(bào)警條件，如果滿足，則進(jìn)行差溫報(bào)警，即繼電器關(guān)閉。如果AC/ΛΤ比值不滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，判斷芯線1、2溫度差A(yù)C是否滿足定溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足并滿足次數(shù)> 10，則進(jìn)行定溫報(bào)警。當(dāng)Λ C/Λ B不滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，首先將芯線3、4當(dāng)前一段時(shí)間采集的溫度值通過(guò)CPU數(shù)據(jù)處理求平均值BV，將BV與上一次進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)臏囟戎礏’進(jìn)行比較，求取兩數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)值，根據(jù)該絕對(duì)值計(jì)算出當(dāng)前的脈寬控制參數(shù)包括周期和占空比，將脈寬控制參數(shù)輸入至脈寬控制電路，利用加法器與芯線3、4的溫度值進(jìn)行加法運(yùn)算，通過(guò)第2濾波電路和第2放大電路后得到補(bǔ)償后的溫度值B’，然后接續(xù)初始化程序步驟，開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)分析和處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果及優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明傳感器中敏感單元采用四芯統(tǒng)ー絞合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)該線型傳感器成本低并且具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力；由于采用兩種不同阻抗特性的芯線實(shí)施溫度檢測(cè)，控制方式采用了閉環(huán)控制，不但增強(qiáng)了線型溫度傳感器的環(huán)境適應(yīng)性，降低了誤報(bào)率，同時(shí)可以使線型溫度傳感器工作于較高的靈敏度級(jí)別，提高了線型溫度傳感器的早期火災(zāi)響應(yīng)能力。2、本發(fā)明傳感器的監(jiān)測(cè)方法中軟件算法能實(shí)現(xiàn)溫度解調(diào)和報(bào)警。跟蹤補(bǔ)償由于環(huán)境溫度變化引起的電路輸入信號(hào)偏移，保證整個(gè)硬件電路始終處于有效的動(dòng)態(tài)范圍；有效地避免因環(huán)境溫度變化而引起的誤報(bào)警，增強(qiáng)了線型溫度傳感器的可靠性。該發(fā)明主要用于火災(zāi)的早期探測(cè)及電力、冶金、石化等エ業(yè)領(lǐng)域各類長(zhǎng)隧道、傳送帶、大型生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、軌道交通等環(huán)境惡劣場(chǎng)所。


圖I敏感單元結(jié)構(gòu)圖；圖2微處理器功能圖；圖3線型溫度傳感器構(gòu)成 圖4軟件算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)描述參見(jiàn)附圖1，一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，它包括微處理器和敏感単元；所說(shuō)敏感單元采用四芯統(tǒng)ー絞合結(jié)構(gòu)，敏感単元中芯線1、2，3、4首端與微處理器接線端子A1、A2，A3、A4對(duì)應(yīng)端連接；微處理器電路由第1、2前置電路、第1、2濾波電路、第I、2放大電路、脈寬控制電路、脈寬驅(qū)動(dòng)電路、CPU處理器、報(bào)警輸出電路組成；芯線I、2輸出信號(hào)通過(guò)第I前置電路輸出到第I濾波電路輸入端，第I濾波電路輸出信號(hào)經(jīng)第I放大電路接至CPU輸入端；芯線3、4輸出信號(hào)通過(guò)第2前置電路輸出至加法器，加法器輸出信號(hào)經(jīng)第2濾波電路和第2放大電路輸出至CPU輸入端，同時(shí)CPU輸出控制信息至脈寬控制電路，脈寬驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)輸出至加法器形成閉環(huán)控制。
敏感単元感知長(zhǎng)距離區(qū)域連續(xù)溫度變化信息，微處理器采集、處理和分析溫度信息，井根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果確定是否報(bào)警。敏感単元結(jié)構(gòu)為四芯統(tǒng)ー絞合結(jié)構(gòu)，具體參見(jiàn)附圖I。其中芯線1、2為導(dǎo)體，外層涂敷負(fù)溫度系數(shù)絕緣材料6，芯線3、4為具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)體，外層涂敷絕緣材料，四條芯線按照一定的節(jié)距統(tǒng)一絞合在一起，外加防水護(hù)套5作為保護(hù)。敏感単元由同一類型溫度輸出信息，并不同特性的兩種芯線組成，即芯線1、2，3、4的溫度輸出信號(hào)均為阻抗信號(hào)，并各線的阻抗隨溫度的變化率不同。參見(jiàn)附圖2，微處理器由第1、2前置電路、第1、2濾波電路、第1、2放大電路、脈寬控制電路、脈寬驅(qū)動(dòng)電路、CPU、報(bào)警輸出電路組成。其中CPU處理器包含AD轉(zhuǎn)換電路和信息存儲(chǔ)電路。參見(jiàn)附圖3，敏感単元中芯線1、2首端連接微處理器接線端子，尾端連接終端電阻R，芯線3、4首端連接微處理器端子A3、A4，尾端損壞絕緣層直接焊接在一起。芯線1、2的輸出信號(hào)首先輸入到第I前置電路，該前置電路的輸出信號(hào)輸入到第I濾波電路，該濾波電路輸出信號(hào)輸入到第I放大電路，該放大電路的輸出信號(hào)輸入CPU進(jìn)行處理。芯線3、4的輸出信號(hào)首先輸入到第2前置電路，該前置電路的輸出信號(hào)輸入加法器，加法器的輸出信號(hào)輸入到第2濾波電路，該濾波電路的輸出信號(hào)輸入到第2放大電路，該放大電路的輸出信號(hào)輸入CPU進(jìn)行處理，同時(shí)CPU輸出控制信息至脈寬控制電路,脈寬控制電路的輸出信號(hào)輸入脈寬驅(qū)動(dòng)電路，脈寬驅(qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)輸入至加法器，加法器將兩路信號(hào)做加法處理，加法器的輸出信號(hào)輸入到第2濾波電路，形成閉環(huán)控制。脈寬控制電路由振蕩電路、整形電路和積分電路組成；CPU控制振蕩電路輸出的可調(diào)整的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)整形電路輸出的信號(hào)接至積分電路輸入端，積分電路輸出與初始環(huán)境溫度成正比例關(guān)系的電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)脈寬驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)后與第2前置電路輸出的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度電壓信號(hào)，一起輸入加法器實(shí)施加法運(yùn)算，再經(jīng)過(guò)第2濾波電路和第2放大電路輸入到CPU內(nèi)，CPU根據(jù)放大后的電壓信號(hào)變化值，判斷出當(dāng)前環(huán)境溫度的變化趨勢(shì)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整振蕩電路的周期、占空比，自動(dòng)跟蹤芯線3、4的環(huán)境溫度輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度變化的閉環(huán)自適應(yīng)控制。
報(bào)警輸出電路包括顯示電路和輸出控制電路；顯示電路由LED數(shù)碼管或LCD液晶屏構(gòu)成，可顯示溫度和報(bào)警點(diǎn)位置；輸出電路包括光耦和繼電器，CPU輸出控制信號(hào)通過(guò)光耦接至繼電器，繼電器輸出端接至遠(yuǎn)程控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出的隔離控制。參見(jiàn)附圖4，一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)方法，該方法實(shí)現(xiàn)包括如下步驟實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)，與預(yù)先存儲(chǔ)在CPU內(nèi)的典型火災(zāi)燃燒曲線進(jìn)行比較，得出所監(jiān)視區(qū)間的溫度狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償。差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)包括如下步驟首先獲取敏感單元中芯線1、2的輸入信號(hào)初始值CO及芯線3、4的輸入信號(hào)初始值B0，并記錄當(dāng)前的運(yùn)行時(shí)間TO ;傳感器進(jìn)入正常監(jiān)視狀態(tài)后，微處理器實(shí)時(shí)采集兩路阻抗信號(hào)當(dāng)前數(shù)據(jù)值Cn、Bn、Tn，計(jì)算出芯線1、2當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差A(yù)C = Cn-CO、芯線3、4當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差ΛΒ = Βη-Β0、運(yùn)行時(shí)間差A(yù)T = Tn-TO及芯線I、2阻抗變化率Λ C/AT、芯線3、4阻抗變化率Λ B/AT、比值A(chǔ)C/Λ B ;當(dāng)Λ C/Λ B比值滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，判斷Λ C/ Λ T是否滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足，則繼續(xù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值Cn+1、Tn+1、Cn+2、Tn+2，判斷溫度變化趨勢(shì)是否仍然滿足差溫報(bào)警條·件，如果滿足，則進(jìn)行差溫報(bào)警，即繼電器關(guān)閉。如果AC/ΛΤ比值不滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，判斷芯線1、2溫度差A(yù)C是否滿足定溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足并滿足次數(shù)> 10，則進(jìn)行定溫報(bào)警。參見(jiàn)附圖4，差定溫報(bào)警算法流程說(shuō)明軟件首先獲取敏感単元中芯線1、2的輸入信號(hào)初始值CO以及芯線3、4的輸入信號(hào)初始值Β0，并記錄當(dāng)前的運(yùn)行時(shí)間TC。其中C0、B0為線型溫度傳感器上電后IOMin內(nèi)的連續(xù)采集數(shù)據(jù)經(jīng)軟件數(shù)字濾波、剔除異常數(shù)據(jù)然后所有數(shù)據(jù)累加求平均數(shù)獲得。傳感器進(jìn)入正常監(jiān)視狀態(tài)后，實(shí)時(shí)采集當(dāng)前值Cn、Bn、Tn，計(jì)算出 AC = Cn-CO, ΔΒ = Βη-ΒΟ, ΔΤ = Tn-TO 以及 Λ C/AT、ΛΒ/ΛΤ、AC/Λ B 的比值。當(dāng)ΔΟ/ΔΒ比值滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)(火災(zāi)燃燒曲線是在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)燃燒室試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)模擬真實(shí)火災(zāi)發(fā)生過(guò)程采集的ー組C、B與T相關(guān)的數(shù)據(jù)，該曲線的橫坐標(biāo)為時(shí)間T，縱坐標(biāo)為輸入信號(hào)C和B的數(shù)字量值)，表示線型溫度傳感器所監(jiān)視的區(qū)域局部發(fā)生溫度異常，需要進(jìn)行差溫或定溫報(bào)警判斷?？紤]到線型溫度傳感器對(duì)早期火災(zāi)的響應(yīng)能力，所以首先判斷ACVAT是否滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足，則繼續(xù)采集實(shí)時(shí)值Cn+1、Tn+1、Cn+2、Tn+2，判斷溫度變化趨勢(shì)是否仍然滿足差溫報(bào)警條件，如果滿足，則進(jìn)行差溫報(bào)警。如果AC/ΛΤ不滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，則進(jìn)行定溫報(bào)警判斷，判斷AC是否滿足定溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足，則進(jìn)行定溫報(bào)警，如果不滿足則回到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)序，重新開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)分析和處理。當(dāng)Λ C/Λ B不滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，首先將芯線3、4當(dāng)前一段時(shí)間采集的溫度值通過(guò)CPU數(shù)據(jù)處理求平均值BV，將BV與上一次進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)臏囟戎礏’進(jìn)行比較，求取兩數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)值，根據(jù)該絕對(duì)值計(jì)算出當(dāng)前的脈寬控制參數(shù)包括周期和占空比，將脈寬控制參數(shù)輸入至脈寬控制電路，利用加法器與芯線3、4的溫度值進(jìn)行加法運(yùn)算，通過(guò)第2濾波電路和第2放大電路后得到補(bǔ)償后的溫度值B，然后接續(xù)初始化程序步驟，開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)分析和處理。參見(jiàn)附圖4，環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償算法流程說(shuō)明當(dāng)Λ C/Λ B不滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，說(shuō)明線型溫度傳感器所監(jiān)視的區(qū)域無(wú)溫度異常情況發(fā)生，AC和ΛΒ的數(shù)據(jù)波動(dòng)屬于正常的環(huán)境溫度變化引起，軟件直接進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償即可。首先將當(dāng)前一段時(shí)間(一般為30Min內(nèi))采集的溫度值通過(guò)CPU進(jìn)行數(shù)字濾波、剔除異常數(shù)據(jù)求平均值BV，將BV與上一次進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)臏囟戎礏’進(jìn)行比較，求取兩數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)值，根據(jù)該絕對(duì)值計(jì)算出脈寬控制參數(shù)，將脈寬控制參數(shù)輸入至脈寬控制電路后，通過(guò)第2濾波電路和第2放大電路處理后得到補(bǔ)償后的溫度值B’，然后重新計(jì)算輸入信號(hào)初始值CO和BO,同時(shí)初始化時(shí)間T0，開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)分析和處理。具體工作原理敏感単元芯線1、2之間的負(fù)溫度系數(shù)絕緣材料的阻抗溫度系數(shù)大，受熱后阻抗變化明顯，所以即使短距離敏感単元受熱，芯線1、2之間的阻抗下降也很快。敏感単元芯線3、4為一正溫度系數(shù)的導(dǎo)體，該導(dǎo)體的阻抗的溫度系數(shù)較小，局部受熱阻抗變化不明顯，只有長(zhǎng)距離受熱時(shí)，阻抗才能明顯上升。線型溫度傳感器一般安裝在長(zhǎng)距離大空間場(chǎng)所，所以該類場(chǎng)所的溫度異常變化一般發(fā)生在局部。當(dāng)線型溫度傳感器所監(jiān)測(cè)的區(qū)域局部溫度發(fā)生異常時(shí)，敏感単元芯線1、2之間的阻抗很快下降，而芯線3、4的阻抗上升不明顯，微處理器實(shí)時(shí)采集兩路阻抗信號(hào)，CPU根據(jù)信號(hào)的相關(guān)性算法，判斷是否發(fā)生了局部溫度異常，并通過(guò)與預(yù)先存儲(chǔ)在CPU內(nèi)的典型火災(zāi)燃燒曲線進(jìn)行比較，即可判斷出現(xiàn)場(chǎng) 溫度變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)差溫、定溫或差定溫報(bào)警。當(dāng)線型溫度傳感器處于正常監(jiān)視狀態(tài)時(shí)，由于晝夜溫度變化或一年四季的溫度變化，敏感単元芯線1、2之間的阻抗也會(huì)發(fā)生變化，環(huán)境引起的溫度變化幅度雖然小，但是由于對(duì)整條線型溫度傳感器都發(fā)生作用，所以環(huán)境溫度變化引起的阻抗變化有時(shí)與局部溫度異常引起的阻抗變化產(chǎn)生同樣的效果，所以単獨(dú)利用芯線1、2之間的阻抗變化判斷異常溫度及變化趨勢(shì)，容易受到環(huán)境溫度變化的影響，從而引發(fā)誤報(bào)警。芯線3、4的阻抗雖然在敏感単元局部受熱時(shí)阻抗變化不明顯，但是當(dāng)整條敏感単元所在的環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，芯線3、4的阻抗會(huì)發(fā)生明顯的變化，所以微處理器通過(guò)采集芯線3、4的輸入信號(hào)，即可判斷出敏感單元發(fā)生的異常狀態(tài)是由局部溫度異常引起，還是由所監(jiān)視區(qū)域的環(huán)境溫度發(fā)生變化引起，同時(shí)CPU控制脈寬控制電路，輸出當(dāng)前的環(huán)境溫度參數(shù)，環(huán)境溫度參數(shù)通過(guò)脈寬驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化為電壓參數(shù)，跟蹤補(bǔ)償由于環(huán)境溫度變化引起的電路輸入信號(hào)偏移，保證整個(gè)硬件電路始終處于有效的動(dòng)態(tài)范圍。由于控制方式采用了閉環(huán)控制，所以線型溫度傳感器具有較寬的環(huán)境溫度適用范圍，完全能夠滿足エ業(yè)場(chǎng)所的應(yīng)用要求，增強(qiáng)了線型溫度傳感器的工作穩(wěn)定性，降低了誤報(bào)率，誤報(bào)率的降低可以使線型溫度傳感器工作于較高的靈敏度級(jí)別，所以提高了傳感器的早期火災(zāi)響應(yīng)能力。
權(quán)利要求
1.一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，其特征在于它包括微處理器和敏感単元；所說(shuō)敏感單元采用四芯統(tǒng)ー絞合結(jié)構(gòu)，敏感単元中芯線(1、2，3、4)首端與微處理器接線端子(A1、A2，A3、A4)對(duì)應(yīng)端連接；微處理器電路由第1、2前置電路、第1、2濾波電路、第1、2放大電路、脈寬控制電路、脈寬驅(qū)動(dòng)電路、CPU處理器、報(bào)警輸出電路組成；芯線(1、2)輸出信號(hào)通過(guò)第I前置電路輸出到第I濾波電路輸入端，第I濾波電路輸出信號(hào)經(jīng)第I放大電路接至CPU輸入端；芯線(3、4)輸出信號(hào)通過(guò)第2前置電路輸出至加法器，加法器輸出信號(hào)經(jīng)第2濾波電路和第2放大電路輸出至CPU輸入端，同時(shí)CPU輸出控制信息至脈寬控制電路，脈寬驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)輸出至加法器形成閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，其特征在于所說(shuō)敏感単元，其中芯線(1、2)為導(dǎo)體，外層涂敷負(fù)溫度系數(shù)絕緣材料(6);芯線(3、4)為具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)體，外層涂敷絕緣材料，四芯線外加防水護(hù)套(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，其特征在干敏感単元芯線(1、2，3、4)的溫度輸出信號(hào)均為阻抗信號(hào)，并各線的阻抗隨溫度的變化率不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，其特征在于脈寬控制電路由振蕩電路、整形電路和積分電路組成;CPU控制振蕩電路輸出的可調(diào)整的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)整形電路輸出的信號(hào)接至積分電路輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器，其特征在于報(bào)警輸出電路包括顯示電路和輸出控制電路；顯示電路由LED數(shù)碼管或LCD液晶屏構(gòu)成，可顯示溫度和報(bào)警點(diǎn)位置；輸出電路包括光耦和繼電器，CPU輸出控制信號(hào)通過(guò)光耦接至繼電器，繼電器輸出端接至遠(yuǎn)程控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出的隔離控制。
6.一種按權(quán)利要求I所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于該監(jiān)測(cè)方法包括如下處理步驟 根據(jù)敏感単元實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)，與預(yù)先存儲(chǔ)在CPU內(nèi)的典型火災(zāi)燃燒曲線進(jìn)行比較，得出所監(jiān)視區(qū)間的溫度狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于差溫報(bào)警、定溫報(bào)警和環(huán)境溫度自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)包括如下步驟 首先獲取敏感單元中芯線(1、2)的輸入信號(hào)初始值CO及芯線(3、4)的輸入信號(hào)初始值B0，并記錄當(dāng)前的運(yùn)行時(shí)間TO ;傳感器進(jìn)入正常監(jiān)視狀態(tài)后，微處理器實(shí)時(shí)采集兩路阻抗信號(hào)當(dāng)前數(shù)據(jù)值Cn、Bn、Tn，計(jì)算出芯線(1、2)當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差A(yù)C =Cn-CO、芯線(3、4)當(dāng)前數(shù)據(jù)值與初始值的溫度差ΛΒ = Bn-BO、運(yùn)行時(shí)間差A(yù)T = Tn-TO及芯線1、2阻抗變化率AC/ΛΤ、芯線(3、4)阻抗變化率ΛΒ/ΛΤ、比值A(chǔ)C/ΛΒ ;當(dāng)AC/ΛΒ比值滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，判斷△ C/ △ T是否滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足，則繼續(xù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值Cn+1、Tn+1、Cn+2、Τη+2，判斷溫度變化趨勢(shì)是否仍然滿足差溫報(bào)警條件，如果滿足，則進(jìn)行差溫報(bào)警，即繼電器關(guān)閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于如果AC/ΛΤ比值不滿足差溫火災(zāi)燃燒曲線，判斷芯線(1、2)溫度差A(yù)C是否滿足定溫火災(zāi)燃燒曲線，如果滿足并滿足次數(shù)> 10，則進(jìn)行定溫報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于當(dāng)Λ C/Λ B不滿足存儲(chǔ)于CPU內(nèi)的火災(zāi)燃燒曲線時(shí)，首先將芯線(3、4)當(dāng)前一段時(shí)間采集的溫度值通過(guò)CPU數(shù)據(jù)處理求平均值，將該平均值與上一次進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)臏囟戎颠M(jìn)行比較，求取兩數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)值，根據(jù)該絕對(duì)值計(jì)算出當(dāng)前的脈寬控制參數(shù)包括周期和占空比，將脈寬控制參數(shù)輸入至脈寬控制電路，利用加法器與芯線(3、4)的溫度值進(jìn)行加法運(yùn)算，通過(guò)第2濾波電路和第2放大電路后得到補(bǔ)償后的溫度值，然后接續(xù)初始 化程序步驟，開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)分析和處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種能夠自適應(yīng)環(huán)境變化的線型溫度傳感器及其監(jiān)測(cè)方法，它包括微處理器和線型敏感單元；敏感單元感知溫度信息，微處理器采集和處理溫度信息。敏感單元采用四芯統(tǒng)一絞合結(jié)構(gòu)，由同一類型溫度輸出信息但不同特性的兩種芯線組成；微處理器電路采用脈寬調(diào)制閉環(huán)控制電路，自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償環(huán)境溫度變化，由軟件算法實(shí)現(xiàn)溫度解調(diào)和報(bào)警。該線型溫度傳感器具有自適應(yīng)環(huán)境變化功能，有效地避免因環(huán)境溫度變化而引起的誤報(bào)警，增強(qiáng)了線型溫度傳感器的可靠性，提高了線型溫度傳感器對(duì)溫度異常引發(fā)火災(zāi)的早期響應(yīng)能力。該發(fā)明主要用于火災(zāi)的早期探測(cè)及電力、冶金、石化等工業(yè)領(lǐng)域各類長(zhǎng)隧道、傳送帶、大型生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、軌道交通等環(huán)境惡劣場(chǎng)所。
文檔編號(hào)G08B17/06GK102842201SQ20111017165
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者劉星, 李艷慶 申請(qǐng)人:無(wú)錫圣敏傳感科技有限公司