热保护器用双金属片温度-位移测量装置及测量方法与流程

技术特征：
1.一种热保护器用双金属片温度-位移测量装置，包括机架（1）和激光位移传感器（4），其特征在于：还包括拖板（2）和调温机构（3），所述拖板（2）和调温机构（3）均设置在机架（1）上，所述激光位移传感器（4）设置在拖板（2）上，且激光位移传感器（4）与调温机构（3）上下相对设置；所述调温机构（3）包括调温底板（31）、双金属片放置孔（37）、加热孔（38）、加热管（39）、冷却介质输入通道（310）和冷却介质输出通道（311），所述调温底板（31）设置在机架（1）上，所述双金属片放置孔（37）、加热孔（38）、冷却介质输入通道（310）和冷却介质输出通道（311）均设置在调温底板（31）上，所述双金属片放置孔（37）为台阶型盲孔，所述双金属片放置孔（37）位于加热孔（38）的上方，所述加热管（39）设置在加热孔（38）内，所述加热管（39）内设置有温度探头，所述冷却介质输入通道（310）与冷却介质输出通道（311）连通；所述加热管（39）和激光位移传感器（4）均与控制系统，所述控制系统包括可编程控制器（plc）、位移数据采集单元、测试启停控制单元、温度测控单元、数据设置显示单元和中央处理器（cpu），所述位移数据采集单元、测试启停控制单元、温度测控单元和数据设置显示单元均与中央处理器（cpu）连接；所述位移数据采集单元包括信号放大处理模块（il-sa）和模数转换模块（ad），所述激光位移传感器（4）与信号放大处理模块（il-sa）连接，所述信号放大处理模块（il-sa）与模数转换模块（ad）连接，所述模数转换模块（ad）与中央处理器（cpu）连接；所述测试启停控制单元包括启动按钮（sb1）、停止按钮（sb2）和开关信号输入模块（in），所述启动按钮（sb1）和停止按钮（sb2）均与开关信号输入模块（in）连接，所述开关信号输入模块（in）与中央处理器（cpu）连接；所述温度测控单元包括测温模块（tc）、加温控制模块（kt）、一号数模转换模块（da1）、降温控制模块（lkf）和二号数模转换模块（da2），所述加热管（39）的测温线与测温模块（tc）连接， 所述加热管（39）的加热线与加温控制模块（kt）连接，所述加温控制模块（kt）与一号数模转换模块（da1）连接，所述降温控制模块（lkf）与二号数模转换模块（da2）连接，所述测温模块（tc）、一号数模转换模块（da1）和二号数模转换模块（da2）均与中央处理器（cpu）连接；所述数据设置显示单元包括人机界面（mt）和接口（rs232），所述人机界面（mt）通过接口（rs232）与中央处理器（cpu）进行双向通信。2.根据权利要求1所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：所述调温机构（3）还包括压环（34）、导向销（35）和导向槽（36），所述加所述导向销（35）设置在调温底板（31）上，所述导向槽（36）设置在压环（34）上。3.根据权利要求2所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：当压环（34）将双金属片（5）压在双金属片放置孔（37）内时，所述导向销（35）位于导向槽（36）内。4.根据权利要求1所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：所述调温机构（3）还包括压板（32）和螺钉（33），所述压板（32）通过螺钉（33）设置在调温底板（31）上。5.根据权利要求4所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：当压环（34）将双金属片（5）压在双金属片放置孔（37）内时，所述压板（32）与压环（34）接触。6.根据权利要求1所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：所述冷却介质输入通道（310）和冷却介质输出通道（311）的两端各设置有一个接头（313），设置
在冷却介质输入通道（310）的输出端的接头（313）与设置在冷却介质输出通道（311）的输入端的接头（313）通过弯管（312）连接。7.根据权利要求1所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：所述机架（1）包括底板（11）、立板（12）、臂板（13）和绝缘隔热板（14），所述立板（12）和绝缘隔热板（14）均设置在底板（11）上，所述臂板（13）设置在立板（12）上，所述拖板（2）设置在臂板（13）上，所述调温机构（3）设置在绝缘隔热板（14）上。8.根据权利要求1所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，其特征在于：所述拖板（2）包括燕尾固定块（21）、燕尾滑块（22）、螺杆压板（23）、螺杆（24）、螺杆手轮（25）和螺杆台阶（26），所述燕尾固定块（21）设置在臂板（13）上，所述燕尾滑块（22）滑动设置在燕尾固定块（21）上，所述螺杆压板（23）和激光位移传感器（4）均设置在燕尾滑块（22）上，所述螺杆（24）的下部与燕尾固定块（21）通过螺纹连接，所述螺杆（24）的上部与螺杆压板（23）贯穿，所述螺杆手轮（25）和螺杆台阶（26）均设置在螺杆（24）上，且螺杆压板（23）位于螺杆台阶（26）与螺杆手轮（25）之间。9.一种如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置的测量方法，其特征在于：所述测量方法如下：s1、确认调温底板（31）的温度，使其处于常温或低于40℃；s2、将待测双金属片（5）置于双金属片放置孔（37）内；s21、拧动螺钉（33），松开压板（32），取出压环（34）；s22、将待测双金属片（5）置于呈台阶型盲孔的双金属片放置孔（37）内，同时使得待测双金属片（5）与双金属片放置孔（37）的四周存在间隙，保证待测双金属片（5）在双金属片放置孔（37）内可自由活动；s23、将压环（34）置于调温底板（31）上，同时将导向销（35）插入导向槽（36）内，并确保压环（34）与待测双金属片（5）处于非接触的状态；s24、拧动螺钉（33），通过压板（32）将压环（34）压紧；s3、在通电状态下调整激光位移传感器（4）的上、下方向的初始位置；s31、激光位移传感器（4）的光斑照射在双金属片（5）的近中心点上，目测中心点
±
1mm以内；s32、转动螺杆手轮（25），使得燕尾滑块（22）在燕尾固定块（21）上上、下移动，同时通过燕尾滑块（22）带动激光位移传感器（4）上、下移动；s33、激光位移传感器（4）的数字显示窗，当数字显示绿色时，表示在规定的检测有效距离内，当数字显示红色时，表示在规定的检测有效距离外，要求数字显示绿色，同时要求基于一个随机的检测基点，螺杆（24）顺时针方向旋转和逆时针方向旋转，数字显示均为绿色，以保证整个测试过程均在激光位移传感器（4）的检测有效距离内；s4、测量升温过程中双金属片（5）的位移变化；s41、检查并确认冷却管路是否关闭；s42、接通加热电路，通过加热管（39）对调温底板（31）进行加热；s43、当位移数据采集单元检测到待测双金属片（5）已突跳后位移值突然变大，且没有连续性，加热自动停止；s44、通过数据设置显示单元显示升温过程的实时温度和位移值，并生成温度-位移曲
线；s5、测量降温过程中双金属片（5）的位移变化；s51、检查并确认冷却管路是否开启；s52、冷却介质依次流经冷却介质输入通道（310）和冷却介质输出通道（311）对调温底板（31）进行冷却；s53、当位移数据采集单元检测到待测双金属片（5）已突跳后位移值突然变小，且没有连续性，停止对调温底板（31）冷却；s54、通过数据设置显示单元显示降温过程的实时温度和位移值，并生成温度-位移曲线。10.根据权利要求9所述的热保护器用双金属片温度-位移测量装置的测量方法，其特征在于：通过控制系统实现控制方法如下：s1、先根据热保护器用双金属片（5）的蠕动测试要求在人机界面（mt）设置参数，其中与位移数据测量相关的参数有数据采样周期和蠕动突跳点判断值，数据采样周期即为采样间隔时间，蠕动突跳点判断值为双金属片（5）是否发生突跳的判断依据，与温度控制相关的设置参数有升温蠕动初始温度、升温速率、降温蠕动初始温度、降温速率，这些设置数据通过接口（rs232）输入中央处理器（cpu），作为内部运算和比较控制的判断值；s2、按下启动按钮（sb1）后，控制系统开始测试，如果在测试运行过程中，按下停止按钮（sb2），则可停止测试，在启动测试后，按设计要求先进行升温蠕动测试，如果升温蠕动测试开始时待测双金属片（5）处的温度t0没有处于升温蠕动初始温度设置数据t1的精度范围内，则进行以下处理：若t0＜t1，中央处理器（cpu）输出高精度加温控制信号，控制加温系统对待测双金属片（5）加温，其中加温系统由加温控制模块（kt）和一号数模转换模块（da1）构成，若t0＞t1，中央处理器（cpu）输出高精度降温控制信号，控制降温系统对待测双金属片（5）降温，中央处理器（cpu）内设置有一号寄存器、二号寄存器、三号寄存器和四号寄存器，当经过加温或降温的双金属片（5）温度已处于升温蠕动初始温度设置数据t1的精度范围内，升温蠕动测试开始，中央处理器（cpu）按人机界面（mt）所设置的升温速率控制加温系统进行加温，同时按人机界面（mt）所设置的采样周期对双金属片（5）的位移数据进行采集，在第一个采样周期中所读取的位移数据将同时存入一号寄存器和二号寄存器,其中一号寄存器的数据在测试过程都保持不变，即为升温蠕动初始位移数据x1，而二号寄存器的数据将会在下一个采样周期中被新的数据所覆盖，在第二个采样周期中，数据的处理过程为：第一步将所采集的数据存入三号寄存器，第二步将三号寄存器所存的数据减去二号寄存器所存的数据，所得的差值存入四号寄存器,第三步将三号寄存器所存的数据存入二号寄存器，二号寄存器原有数据被覆盖，完成以上运算后，四号寄存器所存的差值与人机界面（mt）所设置的蠕动突跳点判断值进行比较，如果差值小于所设置的蠕动突跳点判断值，即认为双金属片（5）没有发生突跳；反之，如果差值大于所设置的蠕动突跳点判断值，即认为双金属片（5）已经发生突跳，如果判断双金属片（5）没有发生突跳，则继续进行下一个采样周期，其数据运算及处理过程与第二周期相同，如果判断双金属片（5）已经发生突跳，则停止位移数据采样，而保存在二号寄存器中的上一个采样周期的位移数据为突跳前双金属片（5）位移数据x2，将突跳前双金属片（5）位移
数据x2减去初始位移数据x1所得的差值即为双金属片（5）的升温蠕动值（即
△
x=x2-x1），同时突跳点所对应的温度t2为双金属片（5）的动作温度；s3、在升温蠕动测试过程结束后，即可进行降温蠕动测试，如果降温蠕动测试开始时待测双金属片（5）处的温度t3没有处于降温蠕动初始温度设置数据t4的精度范围内，则进行以下处理：若t3＞t4，中央处理器（cpu）输出高精度降温控制信号，控制降温系统对待测双金属片（5）降温，其中降温系统由降温控制模块（lkf）和二号数模转换模块（da2）构成，若t3＜t4，中央处理器（cpu）输出高精度加温控制信号，控制加温系统对待测双金属片（5）加温，中央处理器（cpu）内设置有五号寄存器、六号寄存器、七号寄存器和八号寄存器，当经过降温或加温的双金属片（5）温度已处于降温蠕动初始温度设置数据t4的精度范围内，降温蠕动测试开始，中央处理器（cpu）按人机界面（mt）所设置的降温速率控制降温系统进行降温，同时按人机界面（mt）所设置的采样周期对双金属片（5）的位移数据进行采集，在第一个采样周期所读取的位移数据将同时存入五号寄存器和六号寄存器,其中五号寄存器的数据在测试过程都保持不变，为降温蠕动初始位移数据x3，而六号寄存器的数据将会在下一个采样周期被新的数据覆盖，在第二个采样周期中，数据的处理过程为：第一步将所采集的数据存入七号寄存器，第二步将六号寄存器所存的数据减去七号寄存器所存的数据，所得的差值存入八号寄存器,第三步将七号寄存器所存的数据存入六号寄存器，六号寄存器原有数据被覆盖，完成以上运算后，八号寄存器所存的差值与人机界面（mt）所设置的蠕动突跳点判断值进行比较，如果差值小于所设置的蠕动突跳点判断值，即认为双金属片（5）没有发生突跳；反之，如果差值大于所设置的蠕动突跳点判断值，即认为双金属片（5）已经发生突跳，如果判断双金属片（5）没有发生突跳，则进行下一个采样周期，其数据运算及处理过程与第二周期相同，如果判断双金属片（5）已经发生突跳，则停止位移数据采样，而保存在六号寄存器的上一个采样周期的位移数据为突跳前双金属片（5）位移数据x4,将降温蠕动初始位移数据x3减去突跳前双金属片（5）位移数据x4所得的差值即为双金属片（5）的降温蠕动值（即
△
x=x3-x4），同时突跳点所对应的温度t5为双金属片（5）的复位温度；s4、在测试过程中，人机界面（mt）通过接口（rs232）读取中央处理器（cpu）所运算的位移和温度的实时数据，以及测试完成后的测试结果数据，分别为升温蠕动值、动作温度、降温蠕动值、复位温度,这些实时数据、测试结果数据通过人机界面（mt）的软件编辑形成的温度-位移曲线，均通过人机界面（mt）进行显示。

技术总结
本发明涉及一种热保护器用双金属片温度-位移测量装置及测量方法。本发明包括机架和激光位移传感器，其结构特点在于：还包括拖板和调温机构，所述拖板和调温机构均设置在机架上，所述激光位移传感器设置在拖板上，且激光位移传感器与调温机构配合；所述调温机构包括调温底板、双金属片放置孔、加热孔、加热管、冷却介质输入通道和冷却介质输出通道，所述调温底板设置在机架上，所述双金属片放置孔、加热孔、冷却介质输入通道和冷却介质输出通道均设置在调温底板上，所述加热管设置在加热孔内，所述加热管内设置有温度探头，所述冷却介质输入通道与冷却介质输出通道连通。入通道与冷却介质输出通道连通。入通道与冷却介质输出通道连通。


技术研发人员：孙海 吴红彪 范成钢 陈晓强 夏鸿宇
受保护的技术使用者：杭州星帅尔电器股份有限公司
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/12/5