热电堆优化测温方法与流程

1.本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及热电堆优化测温方法。


背景技术：

2.目前市面上可见的非接触式高温测量基本上都是使用红外摄像头对目标物体采集红外光、配合对应预测算法从而使得红外摄像头传感器可测温度，这种非接触式高温测量方案成本极高。热释电测量和红外测量一样，都是非接触式，且热释电相对于红外传感器造价低廉得多。热电堆传感器属于热释红外传感器，其利用热量在往外辐射时会导致某些金属材料会产生电势差效应，通过判断电势差即可反向推导出当前被测物体的具体温度。但热释电由于两端电势差感应十分微弱，一般会淹没在环境所带来的干扰中。目前我国现有的热电堆传感器在测温时，温度仅能测量-40℃~120℃，无法测量更高温度。
3.因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种能够测量温度大于120℃的热电堆传感技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供能够测量较高温度的热电堆优化测温方法。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种热电堆优化测温方法，其适用于热电堆传感装置，热电堆传感装置包括有热电堆传感器和控制采集板，热电堆传感器与控制器采集板电信号连接，控制器采集板集成有单片机和运算放大器；热电堆优化测温方法包括有以下主要步骤：（1）热电堆传感器初始化；（2）热电堆传感器采集数据并将数据信号传输给运算放大器；（3）运算放大器根据信号情况分别进行处理，当监测温度对应的电压值≤1000nv时，运算放大器启用第一级放大并将放大后信号传递给单片机；当监测温度对应的电压值＞1000nv时，运算放大器同时启用第一级和第二级放大并将放大后的信号传递给单片机；（4）单片机对运算放大器放大后的信号进行优化处理；（5）单片机输出优化后的数据结果。
6.优选的，步骤（4）中，信号数据通过以下公式进行优化，4.1 优化直流分量公式：
a：最终经过算法计算后输出的数据值；x1：实际测试到的数据温度值；a1：叠加的直流分量值；x2：理论数据下数据电压值；4.2 优化热电堆传感器内的ntc电阻公式： ，t：温度；r：实测电阻。
7.优选的，优化处理中，实际测试到的数据温度值通过测得的电压转换得到。
8.优选的，步骤（4）优化算法利用计算机语言编写对应软件程序并搭载于单片机。
9.优选的，适用于广州德芯半导体科技有限公司型号为dx-trs-1.0的热电堆传感器。
10.优选的，单片机具有adc功能，单片机接收信号时使用adc功能将输入的模拟信号转化为数字信号。
11.优选的，步骤（3）中的温度数据由测得的电压转换计算得到。
12.优选的，当监测温度对应的电压值≤1000nv时对应的是0℃≤监测温度≤120℃；当监测温度对应的电压值＞1000nv时对应的是120℃《监测温度≤400℃优选的，在步骤（1）和步骤（2）之间设置有热电堆传感器检查步骤，步骤（1）热电堆传感器初始化后，先判断热电堆传感器是否正常，若热电堆传感器检测正常则进入步骤（2）；若热电堆传感器检测非正常，重试3次检测均为非正常，则结束测温。
13.优选的，控制采集板根据热电堆传感器原理对应设置。
14.本发明的有益效果：本发明的热电堆优化测温方法将热电堆传感器采集到的数据经判断后通过运算放大器根据情况放大，放大后的信号再由单片机及搭载于单片机上的算法程序进行优化，使得热释电传感器高温测量范围可达400摄氏度。提高了热电堆的采温范围，从而可将目前市面上热电堆高温部分采集范围提升至400℃左右，增加了热电偶在市场上的应用场景。本发明与现有的测温技术相比，本发明在温度测量方法上结合了不同信号放大情况及算法优化，创新优化了现有的测温方法，将测温范围提升了几个档次，而且对硬件改进难度低，成本低，效果好。
附图说明
15.利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
16.图1是本发明的热电堆优化测温方法的一个实施例的流程示意图。
17.图2是本发明的热电堆优化测温方法的另一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
18.结合以下实施例对本发明作进一步说明。
19.实施例1本实施例的热电堆优化测温方法适用于热电堆传感装置，热电堆传感装置包括有热电堆传感器和控制采集板，其中，本实施例的热电堆传感器为广州德芯半导体科技有限公司型号为dx-trs-1.0的热电堆传感器。该热电堆传感器与控制器采集板电信号连接，控制采集板根据热电堆传感器原理对应设置，并且控制器采集板集成有单片机和运算放大器。
20.参见图1，本实施例中，热电堆优化测温方法包括有以下主要步骤：热电堆优化测温方法包括有以下主要步骤：（1）热电堆传感器初始化；（2）热电堆传感器采集数据并将数据信号传输给运算放大器；（3）运算放大器根据信号情况分别进行处理，当监测温度对应的电压值≤1000nv时，运算放大器启用第一级放大并将放大后信号传递给单片机；当监测温度对应的电压值＞1000nv时，运算放大器同时启用第一级和第二级放大并将放大后的信号传递给单片机；（4）单片机对运算放大器放大后的信号进行优化处理；（5）单片机输出优化后的数据结果。
21.优选的，步骤（4）中，信号数据通过以下公式进行优化，4.1 优化直流分量公式：优化直流分量公式：a：最终经过算法计算后输出的数据值；x1：实际测试到的数据温度值；该实际测试到的数据温度值通过测得的电压转换得到。当测得的电压≤1000nv时，对应的是0℃≤监测温度≤120℃；当测得的电压＞1000nv时，对应的是120℃《监测温度≤400℃a1：叠加的直流分量值；x2：理论数据下数据电压值；4.2 优化热电堆传感器内的ntc电阻公式： ，t：温度；r：实测电阻。
22.上述优化算法利用计算机语言编写对应软件程序并搭载于单片机。其中，单片机具有adc功能，单片机接收信号时使用adc功能将输入的模拟信号转化为数字信号。
23.本实施例可适用于含有四个引脚的传感器优化，如广州德芯半导体科技有限公司
型号为dx-trs-1.0的热电堆传感器，在该类传感器中，其中两根供电，另外一根测ntc，最后一根测数据，经步骤4.1和4.2并经运算可以优化传感器输出结果。
24.根据上述的技术方案按照如下步骤进行测试试验。
25.（1）将热电堆传感器烧录好配有软件算法的程序，将热电堆传感器与控制采集板装配好；（2）通过电脑上位机端实时监测串口输出值（串口输出值为当前传感器实时检测到的温度值）。
26.（3）可调恒温箱中放置一个温度已知且温度不会变化的黑体；（4）将传感器探头对准黑体，分别将黑体温度设置为-20℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃等九种温度，分别使用本实施例的测温方法测量黑体温度，最终实验数据如下：经过上述实验论证以及实验数据，可以判定我们传感器配套算法满足高温（120℃~400℃）的测量需求，并且测温准确度高。
27.实施例2本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参见图2，本实施例中，在步骤（1）和步骤（2）之间设置有热电堆传感器检查步骤，步骤（1）热电堆传感器初始化后，先判断热电堆传感器是否正常，若热电堆传感器检测正常则进入步骤（2）；若热电堆传感器检测非正常，重试3次检测均为非正常，则结束测温。
28.最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。