克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法
2023-08-11 05:29:51
克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法
【專利摘要】本發明公開了克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，步驟1，通過兩組組交替無間斷測量的傳感器進行加熱烘乾、自然冷卻及測溫；步驟A，當採用一個傳感器測量環境溫度時，第二個傳感器進行加熱烘乾，加熱時間的長度為T1；步驟B，加熱結束後，第二個傳感器通過空氣對流進行散熱，溫度等於環境溫度，冷卻時間的長度為T2；步驟C，傳感器冷卻完成後，第二個傳感器進行測溫，測溫的時間為T1+T2；當第二個傳感器開始進行測溫時，第一個傳感器開始加熱烘乾，時間為T1+T2；步驟D,兩個傳感器交替往復進行步驟A到步驟C，進而實現無間斷測量；本發明結構簡單且能夠克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性，提高了測量精度。
【專利說明】克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環境溫度測量方法，尤其涉及克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，屬於環境監測領域。
【背景技術】
[0002]溫度是一個很重要的環境參數，人們的生活和環境溫度息息相關，工業生產過程中需要實時測量環境溫度，在農業生產中也離不開溫度測量，目前，在氣象站和無線電探空儀等氣象環境探測領域，傳統溫度傳感器多採用鉬電阻或熱敏電阻進行溫度測量。由於冰、雪、雨滴、雲滴、露等液態或固態水可能在粘附在傳感器表面，雲滴、雨滴和露滴的蒸發吸熱、冰雪的融化和升華都可能導致測量溫度低於大氣環境的實際溫度，雲滴、雨滴和露滴的凍結釋放潛熱可能導致測量環境溫度高於環境溫度，造成一定的測量誤差。
[0003]例如申請號為「201210161611.5」的一種溫度測量方法，包括以下過程:在容置待測溫目標的容器外部貼附一層測量介質，並在所述測量介質內壁和所述容器外壁之間設置第一溫度傳感器；所述測量介質外壁上設置有第二溫度傳感器，根據所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器所測得的溫度，結合所述容器材質及測量介質的熱擴散率，獲得所述容器內待測溫目標的溫度。該發明採用間接外推的方式，能夠解決高溫度、高腐蝕且有毒環境下一般溫度測量不能解決的問題，並且也降低了對測量儀器的要求，結構簡單，節約成本。該發明雖然能夠檢測跟中溫度信息，但是在檢測精度方面有待進一步的優化，並且不能夠克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性。
[0004]又如申請號為「201110303076.8」的一種溫度測量方法。該溫度測量方法即使在測量對象物上形成有薄膜的情況下，也能夠比以往準確地對測量對象物的溫度進行測量。其包括以下工序:將來自光源的光傳送到在基板上形成有薄膜的測量對象物的測量點；對由基板的表面的反射光構成的第I幹涉波、由基板與薄膜之間的界面的反射光、在薄膜的背面的反射光構成的第2幹涉波進行測量；計算從第I幹涉波到第2幹涉波的光路長度；根據第2幹涉波的強度計算薄膜的膜厚；根據算出的薄膜的膜厚計算基板的光路長度與算出的光路長度之間的光路差；根據算出的光路差校正算出的從第I幹涉波到第2幹涉波的光路長度；利用被校正的光路長度計算測量對象物的測量點處的溫度。該發明雖然能夠檢測跟中溫度信息，但是在檢測精度方面有待進一步的優化，並且不能夠克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對【背景技術】的不足，提供了一種能夠克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性及無間斷測量，有效地提高了測量精度。
[0006]本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案:
克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，具體包含如下步驟: 步驟1，通過兩組交替無間斷測量的傳感器進行加熱烘乾、自然冷卻及測溫；具體如下:
步驟A，當採用一個傳感器測量環境溫度時，對第二個傳感器進行加熱烘乾，加熱時間的長度為Tl ；
步驟B，加熱結束後，對第二個傳感器通過空氣對流進行散熱冷卻，直至溫度逐步等於環境溫度，冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當冷卻完成後，採用第二個傳感器進行測溫，測溫的時間為T1+T2 ;當第二個傳感器開始進行測溫時，對第一個傳感器開始加熱烘乾並冷卻至環境溫度，時間為T1+T2 ；步驟D，兩個傳感器交替往復進行步驟A到步驟C，進而實現無間斷測量；
步驟2，將傳感器測量的精確溫度經過匯聚處理，進而上傳至監控中心。
[0007]優選的，在步驟I中，採用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進行加熱烘乾。
[0008]優選的，所述傳感器為DS18B20溫度傳感器。
[0009]優選的，所述加熱電阻還連接與其數量相等且一一對應的溫控電路，用於監測溫度傳感器溫度，進而控制加熱電阻。
[0010]優選的，所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用於計算統計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用於將測量數據進行傳輸。
[0011]優選的，所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
[0012]本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
1、本發明體積小、覆蓋面廣、功能多樣化、便捷穩定，易於操作，便於管理，能夠有效地監測環境溫度參數；
2、通過對溫度傳感器進行加熱烘乾處理，有效地克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性，提高了測量精度；
3、通過多組傳感器交替完成烘乾、冷卻與測量工作，實現無間斷測量，有效地提高測量效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明工作方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
如圖1所示，本發明涉及一種克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，具體包含如下步驟:
步驟1，通過兩組交替無間斷測量的傳感器進行加熱烘乾、自然冷卻及測溫；具體如下:
步驟A，當採用一個傳感器測量環境溫度時，對第二個傳感器進行加熱烘乾，加熱時間的長度為Tl ；
步驟B，加熱結束後，對第二個傳感器通過空氣對流進行散熱冷卻，直至溫度逐步等於環境溫度，冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當冷卻完成後，採用第二個傳感器進行測溫，測溫的時間為T1+T2 ;當第二個傳感器開始進行測溫時，對第一個傳感器開始加熱烘乾並冷卻至環境溫度，時間為T1+T2 ； 步驟D，兩個傳感器交替往復進行步驟A到步驟C，進而實現無間斷測量；
步驟2，將傳感器測量的精確溫度經過匯聚處理，進而上傳至監控中心。
[0015]其中，在步驟I中，採用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進行加熱烘乾，所述傳感器為DS18B20溫度傳感器，所述加熱電阻還連接與其數量相等且一一對應的溫控電路，用於監測溫度傳感器溫度，進而控制加熱電阻，所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用於計算統計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用於將測量數據進行傳輸，所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
[0016]可用於環境溫度監測系統中，設計系統可具體如下:包含匯聚節點、監控中心和由多個傳感器節點I組成的多個無線傳感器網絡2，所述傳感器節點包含至少兩組用於交替無間斷測量的測溫模塊及與其數量相等且一一對應的測溫電路和用於測溫模塊交替無間斷測量的微控制模塊，所述測溫模塊包含一溫度傳感器和用於溫度傳感器加熱的加熱模塊；加熱模塊交替加熱多個溫度傳感器除去自然環境帶來的影響，同時獲取環境精確溫度，所述測溫模塊將溫度傳感器測量溫度傳輸至匯聚節點，所述匯聚節點將環境參數信息匯總通過中繼路由上傳至監控中心。
[0017]其中，所述傳感器節點還包含一通信單元和一供電單元；所述測溫模塊連接微控制單元，所述微控制單元連接通信單元，所述供電單元為傳感器節點提供所需電源，所述傳感器節點之間通過無線連接，所述加熱模塊為低溫漂的精密加熱電阻，所述微控制模塊為AVR單片機，所述供電單元為可充電鋰電池，一個溫度傳感器與一個加熱電阻相連接，測量電路主要包括一個模數轉換器，該模數轉換器與微控制器連接。整個測溫模塊主要由兩個溫度傳感器、兩個加熱電阻、兩個基於MOS管的控制電路、電阻測量電路和微控制器組成。
[0018]測量時，兩組測溫模塊交替進行加熱烘乾、自然冷卻及測溫。一個傳感器測量環境溫度時，第二個傳感器通過控制MOS管進入導通狀態控制加熱電阻對溫度傳感器進行加熱烘乾，加熱時間的長度為Tl。加熱結束後，MOS管不再導通，第一個傳感器通過空氣對流進行散熱，溫度逐步趨近於環境溫度，這段冷卻時間的長度為T2。傳感器冷卻完成後，第二個傳感器進行測溫，測溫的時間為T1+T2。當第二個傳感器開始進行測溫時，第一個傳感器開始加熱烘乾。用這種方法，兩個傳感器可交替往復實現無間斷測量，並且可以排除雨雪等自然天氣給溫度傳感器帶來的影響，所述測溫模塊將溫度傳感器測量溫度傳輸至匯聚節點，所述匯聚節點將環境參數信息匯總通過中繼路由上傳至監控中心，進而得到精確地溫度信肩、O
[0019]工作時，首先利用溫度傳感器對社區溫度進行數據採集，由於隨著季節的變化天氣環境變化，會存在雨雪、晨露等粘附在溫度傳感器上影響溫度傳感器的測量精度，基於此我們採用多組測溫模塊，通過加熱電阻對溫度傳感器進行加熱，冷卻，此時檢測電路隨時對溫度傳感器的狀態進行實時檢測，除去外界自然環境如雨雪覆蓋對傳感器的影響，多個傳感器節點將採集的溫度信息匯聚到匯聚節點進行信息匯總處理，同時通過無線的方式將檢測信息傳輸至監控中心，工作人員跟據溫度的精確值，進一步安排社區工作。本發明體積小、覆蓋面廣、功能多樣化、便捷穩定，易於操作，便於管理，能夠有效地監測環境溫度參數；通過對溫度傳感器進行加熱烘乾處理，有效地克服因為液態水或固態水粘附在傳感器表面而產生誤差的局限性，提高了測量精度；通過兩組傳感器交替完成烘乾、冷卻與測量工作，實現無間斷測量，有效地提高測量效率。
[0020]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的實質精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:具體包含如下步驟: 步驟1，通過兩組交替無間斷測量的傳感器進行加熱烘乾、自然冷卻及測溫；具體如下: 步驟A，當採用一個傳感器測量環境溫度時，對第二個傳感器進行加熱烘乾，加熱時間的長度為Tl ； 步驟B，加熱結束後，對第二個傳感器通過空氣對流進行散熱冷卻，直至溫度逐步等於環境溫度，冷卻時間的長度為T2 ； 步驟C，當冷卻完成後，採用第二個傳感器進行測溫，測溫的時間為T1+T2 ;當第二個傳感器開始進行測溫時，對第一個傳感器開始加熱烘乾並冷卻至環境溫度，時間為T1+T2 ；步驟D，兩個傳感器交替往復進行步驟A到步驟C，進而實現無間斷測量； 步驟2，將傳感器測量的精確溫度經過匯聚處理，進而上傳至監控中心。
2.根據權利要求1所述克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:在步驟I中，採用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進行加熱烘乾。
3.根據權利要求1所述克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:所述傳感器為DS18B20溫度傳感器。
4.根據權利要求1所述克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:所述加熱電阻還連接與其數量相等且一一對應的溫控電路，用於監測溫度傳感器溫度，進而控制加熱電阻。
5.根據權利要求1所述克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用於計算統計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用於將測量數據進行傳輸。
6.根據權利要求5所述克服因液態水、固態水粘附產生誤差的溫度測量方法，其特徵在於:所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
【文檔編號】G01K7/16GK104330184SQ201410561745
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】徐花, 張靜雅, 肖亞韙 申請人:蘇州德魯森自動化系統有限公司