基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法及系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法及系統，所述方法包括：獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值；獲取所述鋼弦的相對應變值；基于熱膨脹差值和相對應變值，并通過轉換公式轉換得到溫度變化量的表達式；獲取鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量；將振動頻率變化量輸入溫度變化量的表達式中，以計算出環境溫度變化量；基于環境溫度變化量并結合基準溫度計算出實時環境溫度。通過本申請，不僅解決了不同控制器之間容易相互干擾以及不同信號源之間會串擾的問題，同時基于振弦式溫度傳感器來測量環境溫度，還有利于提升測量精度，以滿足更多工業控制需求。以滿足更多工業控制需求。以滿足更多工業控制需求。

【技術實現步驟摘要】
基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法及系統


[0001]本專利技術涉及溫度測量
，特別涉及一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法及系統。

技術介紹

[0002]溫度采集及控制廣泛運用在工業控制的各個領域，尤其是在冶金、化工、機械加工、工業制造等領域，在這些領域，溫度對測量或加工的影響非常明顯，溫度采集及控制的好壞、 運行性能的合適與否，將直接影響到產品質量、設備運行效率等。
[0003]在溫度采集時，工業上通常采用熱電阻或熱電偶的溫度傳感器將溫度轉換為電信號，然后使用專業的溫度檢測系統進行檢測，并以此進行溫度控制，在溫度控制時，溫度檢測的精度和可靠性則尤為重要。在PLC市場中，就有專門用于這類溫度采集及控制的溫度模塊，該溫度模塊通過模數轉換（ADC）處理單元采樣，將溫度傳感器產生的電信號轉換為數字信號，然后傳送到控制系統中，再換算為溫度值，最終實現溫度檢測。
[0004]由于工業現場環境通常比較惡劣，不同控制器之間往往相互存在干擾，不同信號源之間也容易產生串擾，影響溫度檢測及控制系統的可靠性和精度，同時，在常態下，采用熱電阻或者熱電偶的溫度傳感器的溫度測量精度一般為
±
0.5℃，仍無法滿足部分工業控制需求。

技術實現思路

[0005]基于此，本專利技術的目的是提一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法及系統，以解決現有技術中的不足。
[0006]為實現上述目的，本專利技術提供了一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，所述方法包括：獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值，并通過振弦原理獲取所述鋼弦的相對應變值；基于所述熱膨脹差值和所述相對應變值，并通過轉換公式轉換得到溫度變化量的表達式；獲取所述鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量，將所述振動頻率變化量輸入所述溫度變化量的表達式中，以計算出環境溫度變化量；基于所述環境溫度變化量并結合基準溫度計算出實時環境溫度。
[0007]本專利技術的有益效果是：通過獲取鋼弦與毛細管之間的熱膨脹差值，以及通過振弦原理獲取到鋼弦的相對應變值，基于熱膨脹差值和相對應變值，并利用轉換公式轉換得到溫度變化量的表達式，然后將鋼弦因環境溫度引起的振動頻率變化量輸入至溫度變化量的表達式中，計算出環境溫度變化量，從而得到實時環境溫度，區別于現有技術，不僅解決了不同控制器之間容易相互干擾以及不同信號源之間會串擾的問題，同時基于振弦式溫度傳感器來測量環境溫度，還有利于提升測量精度，以滿足更多工業控制需求。
[0008]優選的，所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數之間的差異幅值大于40％。
[0009]優選的，所述獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值的步驟包括：分別計算出所述鋼弦和所述毛細管因環境溫度變化引起的熱脹變形值；基于所述鋼弦和所述毛細管的熱脹變形值計算出所述鋼弦與所述毛細管之間的熱膨脹差值；所述熱膨脹差值的計算公式如下所示：其中，為所述熱膨脹差值，分別為所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數，分別為所述鋼弦和所述毛細管的長度，為所述環境溫度變化量。
[0010]優選的，所述轉換公式的表達式如下所示：其中，為所述鋼弦的密度，為所述鋼弦的彈性模量，為所述鋼弦的振動頻率變化量。
[0011]優選的，所述獲取所述鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量的步驟包括：獲取基準溫度下所述鋼弦對應的基準振動頻率；通過感應線圈采集所述鋼弦因環境變化引起的實時振動頻率；計算所述實時振動頻率與所述基準振動頻率的差值，得到所述鋼弦的振動頻率變化量。
[0012]為實現上述目的，本專利技術還提供了一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量系統，所述系統包括：第一獲取模塊，用于獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值，并通過振弦原理獲取所述鋼弦的相對應變值；得到模塊，用于基于所述熱膨脹差值和所述相對應變值，并通過轉換公式轉換得到溫度變化量的表達式；第二獲取模塊，用于獲取所述鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量，將所述振動頻率變化量輸入所述溫度變化量的表達式中，以計算出環境溫度變化量；計算模塊，用于基于所述環境溫度變化量并結合基準溫度計算出實時環境溫度。
[0013]優選的，所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數之間的差異幅值大于40％。
[0014]優選的，所述第一獲取模塊包括：第一計算單元，用于分別計算出所述鋼弦和所述毛細管因環境溫度變化引起的熱脹變形值；第二計算單元，用于基于所述鋼弦和所述毛細管的熱脹變形值計算出所述鋼弦與所述毛細管之間的熱膨脹差值；所述熱膨脹差值的計算公式如下所示：
其中，為所述熱膨脹差值，分別為所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數，分別為所述鋼弦和所述毛細管的長度，為所述環境溫度變化量。
[0015]優選的，所述轉換公式的表達式如下所示：其中，為所述鋼弦的密度，為所述鋼弦彈性模量，為所述鋼弦的振動頻率變化量。
[0016]優選的，所述第二獲取模塊包括：獲取單元，用于獲取基準溫度下所述鋼弦對應的基準振動頻率；采集單元，用于通過感應線圈采集所述鋼弦因環境變化引起的實時振動頻率；第三計算單元，用于計算所述實時振動頻率與所述基準振動頻率的差值，得到所述鋼弦的振動頻率變化量。
[0017]本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
附圖說明
[0018]圖1為本專利技術第一實施例提供的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法的流程圖；圖2為本專利技術第二實施例提供的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量系統的結構框圖。
[0019]如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本專利技術。
具體實施方式
[0020]為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申請進行描述和說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定本申請。基于本申請提供的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0021]顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些示例或實施例，對于本領域的普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖將本申請應用于其他類似情景。此外，還可以理解的是，雖然這種開發過程中所作出的努力可能是復雜并且冗長的，然而對于與本申請公開的內容相關的本領域的普通技術人員而言，在本申請揭露的
技術實現思路
的基礎上進行的一些設計，制造或者生產等變更只是常規的技術手段，不應當理解為本申請公開的內容不充分。
[0022]在本申請中提及“實施例”意味著，結合實施例描述的特定特征、結構或特性可以包含在本申請的至少一個實施例中。在說明書中的各個位置出現該短語并不一定均是指相
同的實施例，也不是與其它實施例互斥的獨立的或備選的實施例。本領域普通技術人員顯式地和隱式地理解的是，本申請所描述的實施例在不沖突的情況下，可以與其它實施例相結合。
[0023]除非另作定義，本申請所涉及的技術術語或者科學術語應當為本申請所屬
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，其特征在于，所述方法包括：獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值，并通過振弦原理獲取所述鋼弦的相對應變值；基于所述熱膨脹差值和所述相對應變值，并通過轉換公式轉換得到溫度變化量的表達式；獲取所述鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量，將所述振動頻率變化量輸入所述溫度變化量的表達式中，以計算出環境溫度變化量；基于所述環境溫度變化量并結合基準溫度計算出實時環境溫度。2.根據權利要求1所述的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，其特征在于，所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數之間的差異幅值大于40％。3.根據權利要求1所述的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，其特征在于，所述獲取鋼弦與毛細管之間所形成的熱膨脹差值的步驟包括：分別計算出所述鋼弦和所述毛細管因環境溫度變化引起的熱脹變形值；基于所述鋼弦和所述毛細管的熱脹變形值計算出所述鋼弦與所述毛細管之間的熱膨脹差值；所述熱膨脹差值的計算公式如下所示：其中，為所述熱膨脹差值，分別為所述鋼弦和所述毛細管的線膨脹系數，分別為所述鋼弦和所述毛細管的長度，為所述環境溫度變化量。4.根據權利要求3所述的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，其特征在于，所述轉換公式的表達式如下所示：其中，為所述鋼弦的密度，為所述鋼弦彈性模量，為所述鋼弦的振動頻率變化量。5.根據權利要求1所述的基于振弦式溫度傳感器的溫度測量方法，其特征在于，所述獲取所述鋼弦因環境溫度變化引起的振動頻率變化量的步驟包括：獲取基準溫度下所述鋼弦對應的基準振動頻率；通過感應線圈采集所述鋼弦因環境變化引起的實時振動頻率；計算所述實時振動頻率與所述基準振動頻率的差值，得到所述鋼弦的振動頻率變化量。6.一種基于振弦式溫度傳感器的溫度測量系統，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒全錦，王淳，劉付鵬，王輔宋，金亮，劉文峰，
申請(專利權)人：江西飛尚科技有限公司，
類型：發明
國別省市：