[实用新型]一种温度场的温度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种温度场的温度测量装置，具体涉及一种结构简单、占用空间小、测量精度高且对待测温物体的影响小的温度场的温度测量装置。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，是重要的热工参数之一，是各种物质的物理化学变化的重要条件，在工农业生产及生活中均有大量的温度测量需要。目前，温度测量的方法已达数十种之多，如膨胀测温法、压力温度测温法、电学测温法、磁学测温法、声学测温法和频率测温法。电学测温法中的热电偶温度计和热电阻温度计是当前工业上使用极为广泛的测温仪器。热电阻是中低温区最常用的一种测温元件。一般情况下，测量500℃以上的较高温度时采用热电偶。

当前工业上常用的测温技术，不论是用于测量高温的热电偶，还是用于测量中低温的热电阻，测量的数值反应的是探头所在位置的单一点的温度，无法利用一套测温装置同时对多处温度、有限长度或者平面温度分布进行测量。若采用多个温度传感器测量则存在接线较多且复杂的问题，在工业应用上，很多设备由于空间限制无法安装过多的温度传感器。除此之外，在测量有限长度或者平面温度分布时，由于每个传感器都有铠甲，多个温度传感器同时安装在设备内部，不但会占用大量的空间，同时对设备的热特性造成较大的影响，进而降低了测量精度。具体地，图1为带端子箱的铠装热电阻，其包括套管2及端子箱4；图2为图1中A部件的放大图，用于测量待测点处的温度值，具体在套管2内设有填充有氧化镁1的陶瓷封装型元件3；图3为带引线的铠装热电阻，其包括套管2及引线5；图4为热电偶，其包括不锈钢套管8，不锈钢套管8的一端设有接线盒11，接线盒11的下端设有引线口10，不锈钢套管8的另一端设有瓷绝缘套管7及焊点6；热电偶通过安装固定件9固定于待测物体上。综上，现有的热电偶和热电阻的测温部件，均在保护套管的头部且很小，保护套管和引线占用体积较大，无法使用一个测温元件实现线温度场和面温度场的测量。如果采用多个热电偶(热电阻)测量时，存在占用被测空间较大，接线较为复杂的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是：提供一种结构简单、占用空间小、测量精度高且对待测温物体的影响小的温度场的温度测量装置，以解决现有的测温装置体积大、占用被测空间大且只能测量探头所在位置的单一点的温度的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种温度场的温度测量装置，包括：

测温模块，设于待测物体上；

电流源模块，设于所述测温模块的两端，为所述测温模块提供电流；

电压测量模块，设于所述测温模块的两端，用于测量所述测温模块两端的压降值；

温度场转换模块，分别与所述测温模块、电流源模块及电压测量模块连接。

其中，所述温度场转换模块包括：

第一模块，用于“将所述测温模块划分为m个网格单元其中，m为不小于3的正整数”；

第二模块，用于“采集流经所述测温模块上的电流、所述测温模块两端的电压及每个所述网格单元的位置数据，计算获得所述测温模块的等效电阻R_e及每个所述网格单元的温度初始值及导热系数初始值”；

第三模块，用于“结合所述测温模块的密度值、比热容值、位置数据、每个所述网格单元的温度初始值及导热系数初始值，基于第一类边界条件，建立所述测温模块的热平衡方程”；其中，所述测温模块的热平衡方程为：

式中，ρ为所述测温模块的密度值；c为所述测温模块的比热容值；λ为导热系数值；x、y为网格单元的坐标值，t为温度值；

第四模块，用于“对所述测温模块的热平衡方程进行离散化，采用禁忌搜索算法进行计算得到并计算获取所述测温模块的总电阻值比较所述等效电阻R_e与总电阻值的差值，并当值时，停止计算，进而得到所述测温模块上的温度分布；其中，i指的是沿x轴方向上的第i个网格单元；j指的是沿y轴方向上的第j个网格单元；i×j＝m，且i、j均为正整数；n指的是计算步骤，n≥1”。

其中，该温度场的温度测量装置还包括一个设于所述测温模块任意一端的辅助测温元件，且所述辅助测温元件与所述温度场转换模块连接。

其中，该温度场的温度测量装置还包括两个分别设于所述测温模块两端的辅助测温元件，且所述两个辅助测温元件分别与所述温度场转换模块连接。

其中，在所述第四模块中，的计算公式为：