專利名稱：一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路紅外設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種提高測(cè)溫精度的方法，特別是一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法。

背景技術(shù)：
在紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)中，計(jì)算軸溫采用探頭輸出電壓與被測(cè)對(duì)象溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，即探頭響應(yīng)曲線。對(duì)于調(diào)制探頭，紅外敏感元件得到的紅外輻射交替地來(lái)自被測(cè)對(duì)象和調(diào)制盤，所以探頭的輸出對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象與調(diào)制盤的溫度差。如果被測(cè)對(duì)象的溫度不變，但調(diào)制盤的溫度發(fā)生了變化，則由于被測(cè)對(duì)象與調(diào)制盤的溫度差變化了，探頭的輸出也發(fā)生變化。因此探頭的輸出與被測(cè)對(duì)象溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即探頭相應(yīng)曲線，與調(diào)制盤的溫度有關(guān)。當(dāng)調(diào)制盤溫度上升時(shí)，探頭輸出下降，反之則探頭輸出上升。若探頭響應(yīng)率隨探頭工作狀態(tài)發(fā)生變化，則探頭輸出的變化與調(diào)制盤溫度變化的關(guān)系也不是固定的關(guān)系。在紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)中，探頭響應(yīng)曲線在一定的調(diào)制盤溫度條件下取得，當(dāng)調(diào)制盤溫度變化后，探頭輸出電壓與被測(cè)對(duì)象溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系也隨之變化，用原來(lái)的探頭響應(yīng)曲線計(jì)算被測(cè)對(duì)象溫度就會(huì)有誤差。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2225136.3，公開號(hào)2124173，
公開日為1992年12月9日，名稱為“鐵路用紅外線熱軸探測(cè)器”中公開了一種采用光導(dǎo)型紅外敏感元件調(diào)制探頭，以調(diào)制盤為參考背景進(jìn)行測(cè)溫的探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用調(diào)制探頭，由調(diào)制電機(jī)帶動(dòng)調(diào)制盤對(duì)入射紅外輻射進(jìn)行光學(xué)調(diào)制，系統(tǒng)測(cè)溫以調(diào)制盤溫度為背景溫度。隨著環(huán)溫的變化以及探頭內(nèi)部調(diào)制電機(jī)和電路板散熱的變化，調(diào)制盤溫度也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致探頭響應(yīng)曲線變化，由于光導(dǎo)型碲鎘汞紅外敏感元件調(diào)制探頭的響應(yīng)曲線是非線性的，被測(cè)對(duì)象的溫度越高，探頭響應(yīng)靈敏度越高，因此以調(diào)制盤溫度為背景溫度進(jìn)行測(cè)溫誤差較大。而且以調(diào)制盤溫度為背景溫度需要精確測(cè)量調(diào)制盤溫度，但由于調(diào)制盤是轉(zhuǎn)動(dòng)的，測(cè)量調(diào)制盤溫度的敏感器不能放在調(diào)制盤上，因此做為背景溫度的調(diào)制盤溫度本身就已經(jīng)存在誤差。由于調(diào)制盤溫度會(huì)發(fā)生變化，所以調(diào)制探頭以調(diào)制盤溫度為背景測(cè)溫誤差較大。
文獻(xiàn)一種新型紅外熱軸探測(cè)系統(tǒng)，鐵道學(xué)報(bào)，2005，27(4)，114-118，指出用盤溫補(bǔ)償消除調(diào)制盤溫度的變化對(duì)軸溫計(jì)算精度的影響，但未公開具體方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，該方法在調(diào)制盤溫度變化后，通過(guò)探測(cè)參考對(duì)象，得到在當(dāng)前調(diào)制盤溫度下的新的探頭響應(yīng)曲線上的一點(diǎn)，再將原探頭響應(yīng)曲線沿電壓坐標(biāo)軸平移，使之穿過(guò)該點(diǎn)，得到校正后的探頭響應(yīng)曲線，這樣就消除調(diào)制盤溫度變化的影響，測(cè)溫精度高，消除了調(diào)制盤溫度變化對(duì)探頭響應(yīng)曲線的影響，提高了系統(tǒng)測(cè)溫精度，并避免了調(diào)制盤溫度測(cè)量誤差的影響。
本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，包括下列步驟 步驟1探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象，取得探測(cè)被測(cè)對(duì)象的探頭輸出電壓； 步驟2探頭在探測(cè)被測(cè)對(duì)象后探測(cè)參考對(duì)象，取得探測(cè)參考對(duì)象的探頭輸出電壓，并測(cè)量參考對(duì)象的溫度； 步驟3根據(jù)測(cè)得的參考對(duì)象的探頭輸出電壓和對(duì)象溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行平移校正； 步驟4根據(jù)平移校正后的探頭響應(yīng)曲線計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度。
所述步驟1中被測(cè)對(duì)象為探頭所要探測(cè)溫度的對(duì)象。
所述步驟2中參考對(duì)象為一個(gè)小黑體，其溫度的測(cè)量通過(guò)接觸式敏感器測(cè)量；參考對(duì)象的溫度與周圍環(huán)境溫度相近。
所述步驟3中對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行平移校正是指對(duì)步驟1所得的探頭響應(yīng)曲線沿探頭輸出電壓坐標(biāo)方向平移，使曲線上對(duì)應(yīng)步驟2的參考對(duì)象溫度的點(diǎn)的電壓值為步驟1中的探頭輸出電壓。
本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)本發(fā)明在計(jì)算被測(cè)對(duì)象溫度時(shí)采用校正后的探頭響應(yīng)曲線，相當(dāng)于調(diào)制盤溫度沒(méi)有變化，因而消除了調(diào)制盤溫度變化對(duì)探頭響應(yīng)曲線的影響，提高了系統(tǒng)測(cè)溫精度。
(2)本發(fā)明中被測(cè)對(duì)象的溫度直接從探頭響應(yīng)曲線上計(jì)算得到，不需調(diào)制盤溫度參與對(duì)被測(cè)對(duì)象溫度的計(jì)算，避免了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)制盤溫度測(cè)量誤差的影響，提高了系統(tǒng)測(cè)溫精度。



圖1是本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法示意圖； 圖2是本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法流程圖。
圖3是本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法探頭響應(yīng)曲線示意圖； 圖4是本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法的HBDS-III型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)探頭1的采用本方法前后的溫度誤差對(duì)比曲線； 圖5是本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法的HBDS-III型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)探頭2的采用本方法前后的溫度誤差對(duì)比曲線； 圖中1.調(diào)制探頭 2.參考對(duì)象 3.轉(zhuǎn)角電機(jī) 4.被測(cè)對(duì)象， 5.采集控制計(jì)算機(jī)
具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提供一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，在調(diào)制探頭探測(cè)溫度時(shí)，不需測(cè)量調(diào)制盤溫度，不以調(diào)制盤溫度為背景溫度測(cè)量被測(cè)對(duì)象的溫度，而是在探測(cè)被測(cè)對(duì)象后，探測(cè)一個(gè)參考對(duì)象，根據(jù)探測(cè)參考對(duì)象的探頭輸出和參考對(duì)象溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的探頭響應(yīng)曲線計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度，可以消除調(diào)制盤溫度變化對(duì)調(diào)制探頭測(cè)溫精度的影響，提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度，并避免了調(diào)制盤溫度測(cè)量誤差的影響。
如圖1所示，本實(shí)施例中，參考對(duì)象2表面材料為銅并發(fā)黑處理，粘有鉑電阻PT100用于測(cè)量參考對(duì)象2表面的溫度。轉(zhuǎn)角電機(jī)3用于將參考對(duì)象2從探頭前面移開。參考對(duì)象2距調(diào)制探頭1為50mm，被測(cè)對(duì)象4距探頭1000mm。
本發(fā)明一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，如圖2所示，包括下列步驟 步驟一調(diào)制探頭1探測(cè)被測(cè)對(duì)象4，轉(zhuǎn)角電機(jī)3將參考對(duì)象2移開，采集控制計(jì)算機(jī)5記錄調(diào)制探頭1，取得探測(cè)被測(cè)對(duì)象4的探頭輸出電壓V0。
步驟二轉(zhuǎn)角電機(jī)3將參考對(duì)象2對(duì)準(zhǔn)調(diào)制探頭1，調(diào)制探頭1在探測(cè)被測(cè)對(duì)象4后探測(cè)參考對(duì)象2，采集控制計(jì)算機(jī)5記錄探測(cè)參考對(duì)象2的探頭輸出電壓V1，并通過(guò)接觸式敏感器測(cè)量參考對(duì)象2的溫度T1。
步驟三如圖3所示，采集控制計(jì)算機(jī)5根據(jù)測(cè)得的參考對(duì)象2的探頭輸出電壓V1和對(duì)象溫度T1，原探頭響應(yīng)曲線沿探頭輸出電壓坐標(biāo)方向平移對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行平移校正 根據(jù)對(duì)象溫度T1在原探頭響應(yīng)曲線上線性差值，即在原探頭響應(yīng)曲線所在的坐標(biāo)系中，用循環(huán)差值的方式判斷橫坐標(biāo)為T1的點(diǎn)在原探頭響應(yīng)曲線上哪兩個(gè)相鄰的(t(n)，v(n))、(t(n+1)，v(n+1))點(diǎn)之間，使得t(n)≤T1≤t(n+1)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)即為經(jīng)過(guò)差值計(jì)算所得的探頭輸出電壓V2，即其中1≤n≤N，N為探頭響應(yīng)曲線上的點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
將原探頭響應(yīng)曲線上點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示的探頭輸出電壓值均減去參考對(duì)象2的探頭輸出電壓V1和計(jì)算所得的探頭輸出電壓V2的差值的絕對(duì)值，即將原探頭響應(yīng)曲線縱坐標(biāo)方向上平移了(V1-V2)個(gè)單位，結(jié)果為附圖3中的校正后的探頭響應(yīng)曲線。
步驟四根據(jù)步驟一中采集控制計(jì)算機(jī)5記錄的探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象4的輸出電壓V0，采集控制計(jì)算機(jī)5在附圖3校正后的探頭響應(yīng)曲線上線性插值，即在校正過(guò)的探頭響應(yīng)曲線上，用循環(huán)的方式判斷縱坐標(biāo)為V0的點(diǎn)在校正過(guò)的探頭響應(yīng)曲線上哪兩個(gè)相鄰的(t(n)，v(n))、(t(n+1)，v(n+1))點(diǎn)之間，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為經(jīng)過(guò)差值計(jì)算所得的被測(cè)對(duì)象4的溫度T0，即其中1≤n≤N。
采用HBDS-III型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，如圖4、圖5所示，其中探頭1探測(cè)參考對(duì)象得到探頭響應(yīng)曲線時(shí)的調(diào)制盤溫度26.0℃；探頭2探測(cè)參考對(duì)象得到探頭響應(yīng)曲線時(shí)的調(diào)制盤溫度26.2℃。
從圖中可看出，應(yīng)用本方法的測(cè)溫誤差明顯小于不應(yīng)用本方法的測(cè)溫誤差。
權(quán)利要求
1.一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，其特征在于，包括下列步驟
步驟一探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象，取得探測(cè)被測(cè)對(duì)象的探頭輸出電壓；
步驟二探頭在探測(cè)被測(cè)對(duì)象后探測(cè)參考對(duì)象，取得探測(cè)參考對(duì)象的探頭輸出電壓，并測(cè)量參考對(duì)象的溫度；
步驟三根據(jù)測(cè)得的參考對(duì)象的探頭輸出電壓和對(duì)象溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行平移校正；
步驟四根據(jù)平移校正后的探頭響應(yīng)曲線計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，其特征在于所述步驟一中被測(cè)對(duì)象為探頭所要探測(cè)溫度的對(duì)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，其特征在于所述步驟二中參考對(duì)象為一個(gè)小黑體，其溫度的測(cè)量通過(guò)接觸式敏感器測(cè)量；參考對(duì)象的溫度與周圍環(huán)境溫度相近。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，其特征在于所述步驟三中對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行平移校正是指對(duì)步驟一所得的探頭響應(yīng)曲線沿探頭輸出電壓坐標(biāo)方向平移，使曲線上對(duì)應(yīng)步驟二的參考對(duì)象溫度的點(diǎn)的電壓值為步驟一中的探頭輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度的方法，在調(diào)制探頭探測(cè)溫度時(shí)，不需測(cè)量調(diào)制盤溫度，不以調(diào)制盤溫度為背景溫度測(cè)量被測(cè)對(duì)象的溫度，而是在探測(cè)被測(cè)對(duì)象后，探測(cè)一個(gè)參考對(duì)象，根據(jù)探測(cè)參考對(duì)象的探頭輸出和參考對(duì)象溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的探頭響應(yīng)曲線計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度，可以消除調(diào)制盤溫度變化對(duì)調(diào)制探頭測(cè)溫精度的影響，提高調(diào)制探頭測(cè)溫精度，并避免了調(diào)制盤溫度測(cè)量誤差的影響。
文檔編號(hào)B61K9/04GK101181902SQ20071017861
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者慶 孫, 益 張, 南振會(huì), 王新華, 周立瑋, 歌 曲, 波 朱 申請(qǐng)人:北京康拓紅外技術(shù)有限公司