[发明专利]一种嵌入式热敏传感器及温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式热敏温度传感器及温度测量方法，属于温度传感器领域。

背景技术

齿轮、截齿、钻头、刀具等机械设备工作过程中，由于零部件之间以及零部件与岩石、混凝土等材料间的相互摩擦，会产生较高温度，从而使零部件磨损加剧，影响机械设备的使用寿命。为延长机械设备的使用寿命，使其处于一个良好的工作状态，需要实时监测机械零部件工作状态下的温度变化过程。现有技术中，温度多是采用薄膜贴片或者红外监测的方式，只能获得零部件表面温度，而其内部温度却无从测量。

发明内容

本发明目的在于提供一种嵌入式热敏传感器及温度测量方法，该热敏传感器能够嵌入机械零部件内部，测量其内部温度。

为实现上述目的，本发明一种嵌入式热敏传感器，包括热敏元件、陶瓷保护罩I、隔热电池包、陶瓷保护罩II、耐高温电池和温控开关，热敏元件和耐高温电池构成温度测量电路；耐高温电池置于隔热电池包内；陶瓷保护罩I和陶瓷保护罩II套装在隔热电池包两端；热敏元件置于陶瓷保护罩I顶端；陶瓷保护罩II顶端设置有信号输出触点，所述信号输出触点包括电源正极、电源负极和测量信号。

上述嵌入式热敏传感器，其测量方法为：

第一步、在设备内部开若干测量孔81、一个数据处理单元槽82和数据连接通道83；

第二步、测量孔81和数据处理单元槽82孔底放适量导热材料；

第三步、将嵌入式热敏传感器置于测量孔中，有热敏元件1的一端置孔底；

第四步、用隔热材料填充嵌入式热敏传感器与测量孔的间隙；

第五步、安装数据采集处理单元置于数据处理单元槽82中，安装数据传输单元于数据连接通道83中。

第六步、实时采集数据，根据以下公式计算热敏元件1的阻值R_T：

电压式测量法：

电流式测量法：

式中：R为保护电阻6的阻值，U_R为保护电阻6的电压，U_T为热敏元件1的实测电压，U为耐高温电池7的电压，I_R为保护电阻6的电流，I为回路电流；

第七步、根据热敏元件1阻值R_T与温度对应关系，通过数据采集处理单元获得测量温度，并存储测量温度数据。

本发明的将耐高温电池和热敏元件集成在一起，成为一个有源热敏传感器。信号输出采用触点方式，可以直接嵌入到其他设备内部。从而采集实时设备内部温度，掌握设备工作状态下的内部温度变化，为提升生产安全、延长设备的使用寿命提供重要依据。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明采用电压式测量原理图；

图3是本发明采用电流式测量原理图；

图4为本发明在设备上安装示意图。

图中：1-热敏元件；2-陶瓷保护罩I；3-隔热电池包；4-陶瓷保护罩II；5-信号输出触点；6-保护电阻；7-耐高温电池；8-温控开关；51-电源正极；52-电源负极；53-测量信号；81-测量孔；82-数据处理单元槽；83-数据连接通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种嵌入式热敏传感器，包括热敏元件1、陶瓷保护罩I2、隔热电池包3、陶瓷保护罩II4、耐高温电池7和温控开关8，热敏元件1和耐高温电池7构成温度测量电路；耐高温电池7置于隔热电池包3内；陶瓷保护罩I2和陶瓷保护罩II4套装在隔热电池包3两端；热敏元件1置于陶瓷保护罩I2顶端；陶瓷保护罩II4顶端设置有信号输出触点5，所述信号输出触点5包括电源正极51、电源负极52和测量信号53。

进一步，为保护电路安全，所述温度测量电路中还包括保护电阻6，保护电阻6与热敏元件1及温控开关8串联串联，且保护电阻6和热敏元件1的阻值远大于耐高温电池7的电池内阻。

进一步，所述温度测量电路还包括温控开关8，温控开关8与热敏元件1串联。

所述温度测量电路的热敏元件1的电阻随温度的增高而增大，温控开关8在常温或存储状态下为断路；当外界温度达到某一阀值时，温控开关8为通路，该阀值温度为40～100℃，可根据测量对象的不同设计相应的通路阀值。这样可以保证测量电路只有在温度达到一定值时才开始工作，可以节约用电，延长耐高温电池7的使用寿命。