一種溫度傳感器以及溫度測量方法與流程

2023-05-01 13:42:31 1

本發明涉及溫度傳感領域，特別是一種可以用於測量2000k-3000k的高溫溫度傳感器以及溫度測量方法。

背景技術：

溫度傳感器是用於將溫度信號轉換成其他信號，從而測量溫度的傳感器。在航空航天、汽車、醫療等各個領域無不具有重要的意義。溫度傳感器分為非接觸式溫度傳感器和接觸式溫度傳感器。接觸式溫度傳感器是指通過傳感器的測溫區域與待測溫物體接觸來測量溫度的傳感器，具有測量精度高、適用範圍廣等優點。

熱電偶（thermocouple）是目前應用非常廣泛的一種接觸式溫度傳感器。通過測量組成熱電偶的兩種不同金屬在相同的溫度梯度中產生的電勢差，即可獲得待測物體的溫度。熱電偶的測溫區域稱作結區（junctionarea）。熱電偶的結區通常由組成該熱電偶的兩種金屬的合金構成。該兩種金屬之間的界面會產生接觸電阻，導致電勢差測量不準確。此外，由於合金的熔點低於組成該合金的金屬，從而限制了熱電偶可以測量的最高溫度。

技術實現要素：

本發明提供了一種溫度傳感器以及使用該溫度傳感器測量溫度的方法。該溫度傳感器，通過利用橫截面積不同的同種材料在相同溫度梯度下產生的電勢差，獲得待測物體的溫度。該溫度傳感器通過改變結區的結構，提高了測量準確度，並且提高了高溫測量範圍。

第一方面，本發明提供了一種溫度傳感器，包括測溫結區、粗臂和細臂，其中所述粗臂的一端與所述測溫結區的一端連接；所述細臂的一端與所述測溫結區的另一端連接；組成所述粗臂的材料與組成所述細臂的材料實質相同；所述組成所述粗臂的材料與組成所述測溫結區的材料實質相同；所述粗臂的橫截面積大於所述細臂的橫截面積。

通過上述方案，該溫度傳感器的測溫結區由單一材料構成，而非成分不確定的合金，從而減少了不同金屬之間的接觸電阻，提高了電勢測量的準確度，從而提高了溫度測量的準確度。

第二方面，本發明提供了一種溫度測量方法，包括：將第一方面所述的溫度傳感器的所述測溫結區與待測溫物體接觸，所述待測溫物體的溫度為第一溫度；將所述粗臂的另一端與所述細臂的另一端均置於溫度為第二溫度的環境中，所述第一溫度與所述第二溫度不同；測量所述粗臂的另一端與所述細臂的另一端之間的電勢差；根據所述電勢差以及所述第二溫度，計算所述第一溫度。

根據第一方面或第二方面，可選的，所述組成所述粗臂的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。所述組成所述細臂的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。所述組成所述測溫結區的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。

根據第一方面或第二方面，可選的，所述組成所述粗臂的材料為金屬鎢，或者金屬鉬，或者金屬錸，或者金屬銠中的一種。所述組成所述細臂的材料為金屬鎢，或者金屬鉬，或者金屬錸，或者金屬銠中的一種。所述組成所述測溫結區的材料為金屬鎢，或者金屬鉬，或者金屬錸，或者金屬銠中的一種。

上述金屬的熔點高，可以用來測量高溫熱源的溫度。由於測溫結區的材料為單一金屬，因此可測量的最高溫度，接近於該金屬的熔點，不會由於合金而降低測溫結區的熔點，從而可以用於測量傳統熱電偶無法測量的2000開氏度以上的高溫熱源。此外，金屬鎢、金屬鉬等材料不是貴重金屬，與傳統的鎢錸熱電偶相比降低了生產成本。

根據第一方面或第二方面，可選的，所述粗臂的橫截面積大於或等於10000平方微米；所述細臂的橫截面積大於或等於10平方微米；所述測溫結區的橫截面積大於或等於10平方微米。

根據第一方面或第二方面，可選的，所述粗臂與所述測溫結區之間的連接為無界面連接，所述細臂與所述測溫結區之間的連接為無界面連接，所述測溫結區內部不存在接觸界面。

根據第一方面或第二方面，可選的，所述組成所述粗臂的材料包括主要物質和第一雜質，所述組成所述細臂的材料包括所述主要物質和第二雜質，所述第一雜質與所述第二雜質不同，或者所述第一雜質與所述主要物質的比例不同於所述第二雜質與所述主要物質的比例。

第三方面，本發明提供了一種溫度傳感器，包括第一傳感單元和第二傳感單元，其特徵在於，所述第一傳感單元包括第一方面及其各個可選示例中任一所述的溫度傳感器；所述第二傳感單元包括第一方面及其各個可選示例中任一所述的溫度傳感器；所述第一溫度傳感單元與所述第二傳感單元的連接方式為串聯。

根據第一方面，第二方面或第三方面中的任一方面，粗臂或細臂中的某一個臂的傳感係數是指，該粗臂或細臂在單位溫度梯度中產生的電勢差。溫度傳感器的傳感係數是指，將該溫度傳感器的粗臂和細臂放置於相同的溫度梯度中，該粗臂兩端產生的電勢差與該細臂兩端產生的電勢差之差。

根據第一方面，第二方面或第三方面中的任一方面，溫度梯度是指具有一定溫度差的溫度環境。將溫度傳感器放置在某一溫度梯度中，是指將溫度傳感器的測溫結區、粗臂中與測溫結區連接的一端以及細臂中與測溫結區連接的一端均放置在溫度為第一溫度的環境中，並且將粗臂的另一端以及細臂的另一端均放置在溫度為第二溫度的環境中，所述第一溫度與第二溫度具有一定的溫度差。

根據第一方面，第二方面或者第三方面中的任一方面，所述粗臂是長度遠大於橫截面積的等效直徑的幾何形體。所述細臂是長度遠大於橫截面積的等效直徑的幾何形體。所述測溫結區是長度大於橫截面積等效直徑的幾何形體。

根據第一方面，第二方面或第三方面中的任一方面，某種材料和另一種材料實質相同是指，該兩種材料相同，或者該兩種材料的主要成分相同並且該兩種材料中的雜質比例均小於預設值。

根據第一方面，第二方面或第三方面中的任一方面，某兩個部件之間為無界面連接是指，該兩個部件之間不存在接觸界面。

根據第一方面，第二方面或第三方面中的任一方面，某兩個元器件耦合是指該兩個元器件直接連接，或者該兩個元器件通過其他元器件間接連接並且該兩個元器件之間可以傳遞信號。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術下熱電偶的結構示意圖。

圖2為本發明提供的一種溫度傳感器的結構示意圖。

圖2(a)為圖2所示的溫度傳感器的一個具體示例的實驗數據圖。

圖2(b)為圖2所示的溫度傳感器的另一個具體示例的實驗數據圖。

圖2(c)為圖2所示的溫度傳感器的又一個具體示例的實驗數據圖。

圖2(d)為圖2所示的溫度傳感器的又一個具體示例的實驗數據圖。

圖3為本發明提供的一種溫度測量方法的流程圖。

圖4為本發明提供的另一種溫度傳感器的結構示意圖。

具體實施例

下面參照附圖對本發明的具體實施方式進行詳細的說明。

圖1為當前被廣泛應用的熱電偶的原理示意圖。如圖1所示，熱電偶包括第一金屬臂101，第二金屬臂102和測溫結區103組成。其中，組成第一金屬臂101的金屬與組成第二金屬臂102的金屬為不同種類的金屬。測溫結區103與第一金屬臂101連接，例如在圖1所示的a點連接；測溫結區103與第二金屬臂102連接，例如在圖1所示的b點連接。舉例來說，將第一金屬臂101和第二金屬臂102的一端在熔融狀態連接起來，然後冷卻，冷卻後的連接部分作為該測溫結區103。例如，在高溫熱電偶中，第一金屬臂101的材料可以是金屬鎢（tungsten，簡稱：w），第二金屬臂102的材料可以是金屬錸（rhenium，簡稱：re），那麼測溫結區103為鎢錸合金。

熱電偶在測量溫度時，將測溫結區103與待測物體104接觸，通過熱傳導使得測溫結區103與待測物體104達到相同的溫度，例如t1。本領域技術人員可以理解，此時第一金屬臂101的a點溫度近似為t1，第二金屬臂102的b點溫度近似為t1。

熱電偶在測量溫度時，還將第一金屬臂101的另一端，即靠近第一金屬臂101的c點的一端，以及第二金屬臂102的另一端，即靠近第二金屬臂102的d點的一端，放置在與待測溫物體104不同的溫度環境中，例如該溫度環境的溫度為t2，並且t2與t1不同。那麼，c點與d點的溫度也是t2。這時，a點與c點之間會產生電勢差v1，b點與d點之間會產生電勢差v2。將測溫結區103的電阻近似為零，則c點與d點之間的電勢差為v1-v2。組成第一金屬臂101的金屬的塞貝克係數（seebeckcoefficient）為s1，組成第二金屬臂102的金屬的塞貝克係數為s2，該s1與該s2不同。根據公式：v1-v2=(s1-s2)*(t1-t2)以及t2的值，可以得到t1的值。

上述方案的一個問題在於，測溫結區103是第一金屬臂101與第二金屬臂102熔合而成的合金，因此會產生不確定的接觸電阻，從而導致圖1的a點和b點之間存在一個不確定的電勢差，使得在c點和d點測量到的電勢差與v1-v2的值不同，降低了測量精度。

上述方案的另一個問題在於，測溫結區103熔點低於第一金屬臂101的熔點，或者低於第二金屬臂102的熔點，或者既低於第一金屬臂101的熔點也低於第二金屬臂102的熔點。從而限制了高溫測試中該熱電偶可以測試的最高溫度。例如上述鎢錸熱電偶，由於測溫結區103為鎢錸合金，金屬鎢和金屬錸的熔點都在3000攝氏度以上，然而鎢錸熱電偶可以測量的最高溫度通常不超過2000攝氏度。此外，常用的高溫熱電偶，例如鎢錸熱電偶，鉑銠熱電偶均包括貴重金屬，生產成本高。

圖2為本發明提供的一種溫度傳感器的結構示意圖，這種溫度傳感器包括粗臂201、細臂202和測溫結區203。其中所述粗臂201的一端與所述測溫結區203的一端連接，所述細臂202的一端與所述測溫結區203的另一端連接。組成所述粗臂201的材料與組成所述細臂202的材料實質相同。組成所述粗臂201的材料與組成所述測溫結區203的材料實質相同。所述粗臂201的橫截面積大於所述細臂202的橫截面積。

本發明中，某種材料和另一種材料實質相同是指，該兩種材料相同，或者該兩種材料的主要成分相同並且該兩種材料中的雜質比例均小於預設值。例如，該預設值可以是1%。

具體來說，粗臂201是長度遠大於橫截面積的等效直徑的幾何形體。例如，粗臂201是金屬絲，其長度為40釐米，橫截面積為1平方毫米。粗臂201的橫截面積的形狀可以是圓形，矩形或者其他幾何形狀，本發明不做限制。

具體來說，細臂202是長度遠大於橫截面積的等效直徑的幾何形體。例如，細臂202是金屬絲，其長度為40釐米，橫截面積為0.01平方毫米。細臂202的橫截面積的形狀可以是圓形，矩形或者其他幾何形狀，本發明不做限制。

具體來說，粗臂201沿長度的方向包括兩端，例如圖2所示e點附近為粗臂201的一端，g點附近為粗臂201的另一端。細臂202沿長度的方向包括兩端，例如圖2所示的f點為細臂202的一端，h點附近為細臂202的另一端。測溫結區203沿長度方向包括兩端，其中測溫結區203的一端與粗臂201在e點附近的一端連接，測溫結區203的另一端與細臂202在f點附近的一端連接。

粗臂201的另一端，例如圖2所示g點附近的一端用於與電壓測量儀器耦合。細臂202的另一端，例如圖2所示的h點附近的一端用於與電壓測量儀器耦合。以使得電壓測量儀器可以測量出該粗臂201的另一端的電勢與該細臂202的另一端的電勢之間的差。下文中無特殊說明的情況下，本發明實施例中將該該粗臂201的另一端的電勢與該細臂202的另一端的電勢之間的差，又稱作溫度傳感器200產生的電勢差。

本領域技術人員可以理解，粗臂201的長度以及細臂202的長度可以根據溫度傳感器200的器件所需的形態選取。舉例來說，在溫度傳感器200需要遷入到小型設備，例如可穿戴設備中的情況下，粗臂201以及細臂202的長度均可以選擇地較小，例如1釐米。舉例來說，在溫度傳感器200需要測量高溫物體，如火箭發射器的內部溫度時，由於測溫結區203與電壓測量儀器需要保持較遠的距離，則粗臂201以及細臂202的長度均可以選擇地較長，例如10米。粗臂201的長度與細臂202的長度可以相同，也可以不同。

本發明中，粗臂或細臂中的某一個臂的傳感係數是指，該粗臂或細臂在單位溫度梯度中產生的電勢差。例如某一個臂的一端和另一端之間的溫度差為1開氏度（簡稱：k），該臂兩端的電勢差為10微伏特（簡稱：μv），則該臂的傳感係數為10μv/k。

本發明中，溫度傳感器的傳感係數是指，將該溫度傳感器的粗臂和細臂放置於相同的溫度梯度中，該粗臂兩端產生的電勢差與該細臂兩端產生的電勢差之差。

具體來說，粗臂201的橫截面積與細臂202的橫截面積不同，則該粗臂201的傳感係數與該細臂202的傳感係數不同，從而使得溫度傳感器200存在一個非零的傳感係數。本領域技術人員可以理解，粗臂201的橫截面積以及細臂202的橫截面積的值的選擇，需要使得溫度傳感器200在溫度梯度中產生的電勢差遠大於測量過程中噪聲所帶來的電勢波動。

圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)以及圖2(d)示出了溫度傳感器200的四個具體的示例中，溫度傳感器200被放置在不同溫度梯度中的產生的電勢差，以及在這些示例中溫度傳感器200的傳感係數。

圖2(a)為圖2所示的溫度傳感器200的一個具體示例中，溫度傳感器200被放置的溫度梯度的溫度差與溫度傳感器200產生的電勢差的關係圖。在該示例中，粗臂201的直徑為0.7毫米（簡稱：mm），細臂202的直徑為0.07mm。粗臂201，細臂202以及測溫結區203的材料均為金屬mo。圖2(a)的橫坐標為溫度差，縱坐標為溫度傳感器200在該溫度差之下產生的電勢差。斜率為溫度傳感器200的傳感係數，約為0.21微伏每開氏度（簡稱：μv/k）。

圖2(b)為圖2所示的溫度傳感器200的另一個具體示例中，溫度傳感器200被放置的溫度梯度的溫度差與溫度傳感器200產生的電勢差的關係圖。在該示例中，粗臂201的直徑為0.6mm，細臂202的直徑為0.2mm。粗臂201，細臂202以及測溫結區203的材料均為金屬鈦（英文：titanium，簡稱：ti）。圖2(b)的橫坐標為溫度差，縱坐標為溫度傳感器200在該溫度差之下產生的電勢差。斜率為溫度傳感器200的傳感係數，約為0.33μv/k。

圖2(c)為圖2所示的溫度傳感器200的又一個具體示例中，溫度傳感器200被放置的溫度梯度的溫度差與溫度傳感器200產生的電勢差的關係圖。在該示例中，粗臂201的直徑為1mm，細臂202的直徑約為0.6mm。粗臂201，細臂202以及測溫結區203的材料均為銅-鋅合金，其中銅的比例約為63.5%，鋅的比例約為36.4%。圖2(c)的橫坐標為溫度差，縱坐標為溫度傳感器200在該溫度差之下產生的電勢差。斜率為溫度傳感器200的傳感係數，約為0.05μv/k。

圖2(d)為圖2所示的溫度傳感器200的又一個具體示例中，溫度傳感器200被放置的溫度梯度的溫度差與溫度傳感器200產生的電勢差的關係圖。在該示例中，粗臂201的直徑為0.7mm，長度為，細臂202的直徑為0.07mm。粗臂201，細臂202以及測溫結區203的材料均為金屬w。圖2(d)的橫坐標為溫度差，縱坐標為溫度傳感器200在該溫度差之下產生的電勢差。斜率為溫度傳感器200的傳感係數。在該示例中，傳感係數隨溫度具有一定的變化。本領域技術人員可以理解，為獲得更精確的溫度測量值，可以根據該曲線的傳感係數計算待測物體的溫度。

通過上述方案，溫度傳感器只需採用粗細不同但是材料實質相同的兩臂，即可將溫度差轉換為電勢差，從而實現溫度的測量。該溫度傳感器不需要採用兩種不同的金屬作為兩臂，從而簡化了製造生產的工藝，降低了生產成本。此外，測溫結區也是單一材料構成，而不需要採用成分不確定的合金，從而減少了接觸電阻的生成，提高了電勢差測量的準確度，從而提高了溫度傳感精度。

可選的，測溫結區203的長度遠小於粗臂201的長度，且遠小於細臂202的長度。例如在粗臂201和細臂202的長度均為40cm的示例中，測溫結區203的長度可以是2cm。

可選的，所述粗臂201與所述測溫結區203的連接為無界面連接，所述細臂202與所述測溫結區203的連接為無界面連接，所述測溫結區203內部不存在接觸界面。

本發明中，某兩個部件之間為無界面連接是指，該兩個部件之間不存在接觸界面。舉例來說，同種金屬在熔融狀態下鑄模冷卻後形成的一個固態金屬元件之間不存在接觸界面。不同金屬在熔融狀態下混合冷卻形成的固態金屬元件，在不同金屬的分界處存在接觸界面。同種金屬在熔融狀態下鑄模冷卻後形成的多個固態金屬元件經過粘合、焊接等方式連接在一起，則該連接處存在接觸界面。例如，在熔融狀態下生成一根粗細均勻的金屬絲，將所述金屬絲的一部分撕裂或打壓，以使得該部分的橫截面積小於原金屬絲的橫截面積。其中，撕裂或打壓後的部分作為溫度傳感器的細臂202，未經打壓或撕裂的部分作為粗臂201，粗臂201與細臂202之間的一部分區域作為測溫結區203。又例如，將熔融狀態的金屬直接澆築到預先製作的模具中，製成一根完整的包括粗臂201，測溫結區203以及細臂202的金屬絲。通過使溫度傳感器的各個部分均為無界面連接，可以消除由於連接界面導致的接觸電阻，進一步提高測溫準確度。

可選的，所述組成所述粗臂201的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。所述組成所述細臂202的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。所述組成所述測溫結區203的材料為熔點在2000開氏度以上的高溫金屬。

舉例來說，所述粗臂201、所述細臂202以及所述測溫結區203的材料均為金屬鎢，或者金屬鉬（molybdenum，簡稱：mo），或者金屬錸，或者金屬銠（rhodium，簡稱：rh）中的一種。上述金屬的熔點高，可以用來測量高溫熱源的溫度。由於測溫結區203的材料為單一金屬，因此可測量的最高溫度，接近於該金屬的熔點，不會由於合金而降低測溫結區的熔點。此外，金屬鎢、金屬鉬等材料不是貴重金屬，因此降低了生產成本。

可選的，所述粗臂201的橫截面積大於或等於10000平方微米；所述細臂202的等效橫截面積或等於10平方微米；所述測溫結區203的橫截面積大於或等於10平方微米。

可選的，所述粗臂的材料包括主要物質和第一雜質，所述細臂的材料包括所述主要物質和第二雜質，所述第一雜質與所述第二雜質為不同的物質，或者所述第一雜質與所述主要物質的比例不同於所述第二雜質與所述主要物質的比例。舉例來說，通過將粗臂和細臂中分別加入不同比例的少量雜質，例如粗臂中加入1%的雜質，細臂中加入0.5%的雜質。例如，該雜質可以是半導體材料，也可以是其他金屬。通過該方案，在對熔點影響較小的情況下，提高溫度傳感器的傳感係數。

圖3為本發明實施例提供的一種溫度測量方法，該方法採用的溫度傳感器為圖2所示的溫度傳感器200。溫度傳感器200包括粗臂201，細臂202和測溫結區203。其中所述粗臂201的一端與所述測溫結區203的一端連接，所述細臂202的一端與所述測溫結區203的另一端連接。組成所述粗臂201的材料與組成所述細臂202的材料實質相同；組成所述粗臂201的材料與組成所述測溫結區203的材料實質相同所述粗臂201的橫截面積大於所述細臂202的橫截面積。該方法包括：s301，s302，s303以及s304。

s301，將溫度傳感器200的測溫結區203與待測溫物體接觸，所述待測溫物體的溫度為第一溫度th。待測物體會通過熱傳導使得測溫結區203的溫度也達到th，從而使得粗臂201的e點以及細臂202的f點的溫度也達到th。

s302，將溫度傳感器200的粗臂201的另一端與溫度傳感器200的細臂202的另一端均置於溫度為第二溫度tc的環境中，所述第一溫度th與所述第二溫度tc不同。

在一種可能的示例中，所述溫度為tc的環境可以是電壓測量儀器所處的溫度環境。例如將粗臂201的g點和細臂202的h點均與電壓測量儀器連接。在另一種可能的示例中，所述溫度為tc的環境可以是特定的恆溫環境，例如冰水混合物。

s303，測量所述的粗臂201的所述另一端與所述細臂202的所述另一端之間的電勢差。舉例來說，測量粗臂201的g點的電勢與細臂202的h點的電勢之間的電勢差△v。

s304，根據所述電勢差以及所述第二溫度，計算所述待測溫物體的溫度。溫度計算的公式如公式（1）所示。

（1）

其中，△s(t)為某一特定溫度下，粗臂的傳感係數與細臂的溫度係數之差。進一步地，在粗臂和細臂均具有基本恆定的傳感係數的情況下，例如圖2(a)，圖2(b)以及圖2(c)的示例中，△s(t)可以視作恆定的值△s。公式（1）可以進一步簡化為公式（2）。

（2）

圖4為本發明的另一種溫度傳感器的結構示意圖。圖4所示的溫度傳感器，包括第一傳感單元410和第二傳感單元420。

第一傳感單元410包括圖2所示的溫度傳感器200。例如，所述第一傳感單元410包括粗臂401，細臂402以及測溫結區403。其中，粗臂401可以採用圖2所示的粗臂201，細臂402可以採用圖2所示的細臂202，測溫結區403可以採用圖2所示的測溫結區203。

第二傳感420可以是圖2所示的溫度傳感器200。例如，所述第二傳感單元420包括粗臂404，細臂405以及測溫結區406。其中，粗臂404可以採用圖2所示的粗臂201，細臂405可以採用圖2所示的細臂202，測溫結區406可以採用圖2所示的測溫結區203。

第一傳感單元410與所述第二傳感單元420的連接方式為串聯。舉例來說，第一傳感單元410的細臂402與第二傳感單元420的粗臂404耦合。例如將細臂402的i點所在的一端與粗臂404的j點所在的一端連接起來。通過測量第一傳感單元410的粗臂401的k點所在的一端的電勢與第二傳感單元420的細臂405的l點所在的一端的電勢之間的電勢差，並採用圖3實施例中的公式（1）或者公式（2），可以獲得待測物體的溫度。區別僅在於，溫度傳感器400中的△s為圖3實施例中的△s的2倍。

本領域技術人員可以理解，通過串聯更多的傳感單元，可以將傳感係數放大更多倍。

通過上述方案，除了具有圖2實施例中的優點之外，還可以放大溫度傳感器的傳感係數，從而提高測量的靈敏度。此外，通過將第一傳感單元的細臂與第二傳感單元的粗臂連接在一起，進一步減少了圖4所示的i點和j點之間由於粗臂、細臂熱傳導速率不同而可能產生的微小的溫度差，從而進一步提高了測量精度。

本說明書的各個部分均採用遞進的方式進行描述，各個實施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實施例重點介紹的都是與其他實施例不同之處。

最後需要說明的是，以上所述僅為本發明技術方案的較佳實施例，並非用於限定本發明的保護範圍。顯然，本領域技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的範圍。倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。