基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法与流程

技术特征：
1.基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1、通过冷端rtd采集电路获取待测面上多个冷端热敏电阻的温度值；所述冷端热敏电阻的数量至少为五个，多个冷端热敏电阻中有一个位于待测面中心，其余冷端热敏电阻围绕待测面中心均匀分布在待测面四周；热电偶在待测面上的装配位置位于所述多个冷端热敏电阻围成的区域内；s2、依据s1步骤得到的多个冷端热敏电阻的温度值，以热传导方程结合信号重建的方式，推导计算待测面上各热电偶对应的冷端温度值；所述热传导方法结合信号重建的方式具体是指：以热传导方程为基础，在进行热传导计算时，加强传导方向的分量，使下一时刻的温度更为突出；所述加强传导方向的分量是指，在热传导方向上针对法向方向进行增强，切向方向进行平滑处理。2.如权利要求1所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：s2步骤中，以热传导方程结合信号重建的方式，推导计算待测面上各热电偶对应的冷端温度值，具体步骤如下：在待测面上以位于待测面中心的冷端热敏电阻为圆点建立平面直角坐标系；取各点在t时刻的温度u=u(x,y,t)为热运动的表征量；其中在热传导时加强传导方向的分量，使下一时刻的温度更为突出，可得到温度计算公式：；所述加强传导方向的分量是指，在热传导方向上针对法向方向上进行增强，切向方向上进行平滑，最终优化为：，
；其中q为热度衰减因子，k为扩散系数；u
t
表示当前时刻温度，u
t-1
表示前一时刻温度，n为法向分量，s为切向分量，t为时间，d为待测电到a、b、c、d、e点的直线距离；a、b、c、d、e分别表示五个冷端热敏电阻的位置，e点位为坐标系原点。3.如权利要求1或2所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述多通道温度采集系统包括置于待测工业环境的多个热电偶传感器和置于冷端环境的嵌入式多通道采集装置，多个热电偶传感器分别与所述嵌入式多通道采集装置通过导线连接；所述嵌入式多通道采集装置包括热电偶采集电路、冷端rtd采集电路和异构处理器。4.如权利要求3所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述热电偶采集电路包括调理电路和采集电路；所述调理电路用于对热电偶传感器产生的微小电压进行放大、滤波和定标模拟信号，经过调理后的信号可以适配采集电路中模数转换器的输入范围；所述采集电路为模数转换器，用于将经过调理的模拟信号转换为处理器可以处理的数字信号。5.如权利要求3或4所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述冷端rtd采集电路包括所述多个置于冷端环境的冷端热敏电阻、信号切换电路、激励电路和rtd采集电路；所述信号切换电路用于将不同的冷端热敏电阻连通到激励电路和rtd采集电路，以获取不同冷端热敏电阻上的电阻值；所述激励电路用于为冷端热敏电阻提供微小电流；rtd采集电路用于获取受到微小电流激励后冷端热敏电阻上的电压值，根据该电压值与提供的微小电流可以计算出当前冷端热敏电阻的电阻值；所述冷端rtd采集电路获取待测面上多个冷端热敏电阻的温度值，是通过查热敏电阻温度与电阻值对照表确定的。6.如权利要求3或4所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述异构处理器包括fpga逻辑电路和微控制器，fpga逻辑电路包括采集电路控制器和rtd采集电路控制器，微控制器包括各热电偶对应冷端温度估计模块、数据处理模块和接口模块。
7.如权利要求6所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述采集电路控制器用于对热电偶采集电路中的器件进行逻辑控制，并实时接收来自其中采集电路输出的数字信号；所述rtd采集电路控制器用于对冷端rtd采集电路中的器件进行逻辑控制，并实时接收来自其中rtd采集电路输出的数字信号。8.如权利要求7所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述各热电偶对应冷端温度估计模块用于根据rtd采集电路中获得的多个冷端热敏电阻的电阻值计算热电偶采集电路中需要的rtd的电阻值。9.如权利要求7或8所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述数据处理模块用于根据采集到的热电偶的电压值，计算得到的热电偶采集电路中需要的rtd的电阻值计算各个热电偶所处位置的温度值；所述接口模块用于将上位机的指令和参数配置传递给当前系统，以及将当前系统获得的温度值上传给上位机。10.如权利要求3或4所述的基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，其特征在于：所述热电偶采集电路采集的电压输出码为其中，a
in
为模拟输入的差分电压v
p-v
n
，gain为增益倍数，v
ref
在单极性工作模式下为线性参考电源电路的输出电压，在双极性工作模型下为线性参考电源电路的正负压压差；k为采集电路中模数转换器的位数。

技术总结
本发明公开了一种基于热传导结合信号重建的多通道温度采集系统的冷端温度估计方法，涉及温度数据采集技术领域。本发明采用热传导结合信号重建的方法，通过有限个点的冷端温度值，对各个温度采集通道的冷端温度值进行估计，以解决现有小型化多通道产品因连接器针脚结构狭小等因素限制冷端温度补偿电路的数量，无法为每一路的温度采集提供冷端温度补偿，而影响到测量精度的问题。本发明的热传导结合信号重建的方法中相应函数为符合泊松过程的热传导函数，避免了区间干扰，使得最终推导计算得到的各个温度采集通道的冷端温度值更为精确，确保了多通道温度采集系统的测量精度。确保了多通道温度采集系统的测量精度。确保了多通道温度采集系统的测量精度。


技术研发人员：杨绪 赵宗民 石小江 杜军 刘亚楠 张正伟
受保护的技术使用者：成都金知丽科技有限公司
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2022/5/30