傳感器溫度影響校正裝置及其方法
2023-06-05 05:00:56 1
專利名稱:傳感器溫度影響校正裝置及其方法
技術領域:
本發明涉及一種用於消除溫度分布不均對傳感器測量結果影響的 溫度影響校正裝置及其方法,屬於電子測量技術領域。
背景技術:
光纖光柵(也稱為布拉格光柵)傳感器和電應變片是用於測量物 體形狀或應力變化情況的典型傳感器。在使用這些傳感器進行形狀或 應力變化測量時,被測物體的形狀或應力變化不僅來源於外部的機械 作用。在熱脹冷縮效應的作用下,被測物體的形狀或應力也會產生同 樣的變化,從而影響測量結果的準確性。針對這一問題,人們往往使 用溫度補償的方式排除熱效應的幹擾。
專利號為03272851. 4的中國實用新型專利" 一 種具溫度補償的水 泥結構應變測量傳感器"就是採用溫度補償方式克服熱效應幹擾的典 型例子。該傳感器包括水泥或環氧樹脂制的有盲孔的外殼;在外殼 前端用不鏽鋼或聚合物材料製成的前套管;在外殼後端用不鏽鋼或聚 合物材料製成的和前套管同軸螺接的後套管;在兩套管中的在兩套管 包覆部位制有布拉格光柵的光纖;在外殼進口用以連接套管中的光纖 和外部光纖的光纖接頭。裝配時前套管和其內部的光纖用環氧樹脂粘 固成一體。在埋入混凝土中後,該傳感器能同時測出混凝土的機械負 載和溫度影響,不須任何外覆隔層,故具有小的尺寸因而能貼近混凝 土的表面而提高測量精度。
除此之外,克服溫度效應對形變測量幹擾的技術方案還包括採用 參考的溫度補償傳感器來抵消溫度誤差或直接使用兩個(或多個)傳 感器互相提供參考測量值,通過傳感器之間的相對關係來抵消溫度幹 擾等。在這些技術方案中,要求兩個傳感器的傳感器特性、安裝工藝 要求儘可能相同。該要求一般可以通過生產工藝控制達到。但是,上 述技術方案並不能從根本上解決兩個傳感器本身所處環境溫度不一致 的問題。
另一方面,熱管技術自從60年代問世以來,目前已經發展比較成 熟。熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空 管內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量,具有極高的導熱性、良好的等溫 性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等 一系列優點。關於熱管技術的進一步說明,可以參考《熱管技術及其 工程應用》(化學工業出版社2000年出版,ISBN號7-5025-2752-4 / TK172.4)。但是,目前尚沒有應用熱管技術克服溫度不利影響的成熟
技術方案。
發明內容
本發明的目的在於提供一種新型的傳感器溫度影響校正裝置及其 方法。採用該裝置及其方法可以避免距離很近的多個傳感器由於環境 溫度不一而使測量結果出現較大的系統偏差。
為實現上述的發明目的,本發明採用下述的技術方案 一種傳感器溫度影響校正裝置,包括溫度補償傳感器與測量傳感
器,其特徵在於
所述溫度影響校正裝置還包括熱管;
所述熱管連接在所述溫度補償傳感器和測量傳感器之間,其表面 分別與所述溫度補償傳感器和測量傳感器緊密貼合。 一種傳感器溫度影響校正方法,其特徵在於
在溫度補償傳感器與測量傳感器之間放置熱管,所述熱管的表面 分別與所述溫度補償傳感器和測量傳感器緊密貼合。
或者,在多個測量傳感器沿被測物體分布時,在各所述測量傳感 器之間放置熱管,所述熱管的表面與各所述測量傳感器緊密貼合。
本發明所提供的傳感器溫度影響校正裝置及其方法基於熱管導熱 原理實現。利用熱管兩側溫度能夠快速達到平衡的特點,使不同傳感 器所處的環境溫度迅速達到一致,從而能夠實現良好的溫度補償效果。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的說明。
圖1是本發明所提供的傳感器溫度影響校正裝置的安裝結構示意
圖2是在採用多個傳感器的情況下,使用本傳感器溫度影響校正
裝置的示意圖3是採用本傳感器溫度影響校正裝置的"縱向形變直接受力卡
具"的結構示意圖4是圖3所示的"縱向形變直接受力卡具"的安裝示意圖。 圖5是本發明提供的多傳感器溫度校正裝置安裝結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的主要發明點在於創造性地採用熱管技術來快速平衡兩傳 感器的溫度,從而消除因兩傳感器溫度不平衡產生的誤差。下面針對 不同的溫度補償方案分別進行說明。
本發明的第1實施例是針對需要獲得單個傳感器的測量數據時, 採用溫度補償傳感器進行溫度誤差校正的情況。如圖l所示,在被測 物體的不同位置分布著進行測量的傳感器和相應的溫度補償傳感器。 實踐中,兩個傳感器所在位置的環境溫度可能存在差異,從而造成測 量的系統誤差。為此,在測量傳感器和溫度補償傳感器之間布置熱管, 該熱管的表面分別與這兩個傳感器緊密貼合。這樣,根據熱管導熱的 原理,熱管兩側溫度將快速達到平衡,從而使得測量傳感器的環境溫 度和溫度補償傳感器的環境溫度達到一致。
在此需要注意的是1.熱管中的導熱介質應合理選擇,其有效溫 度範圍應與環境溫度要求相適應;2.對於圖1所示的熱管緊密貼合在 被測物體上的情況,熱管的殼體應該採用例如純銅之類柔軟的金屬材 質,以便儘可能不幹擾被測物體本身的形變。
本發明的第2實施例是針對不需要獲得單個傳感器的測量數據, 而需要了解多個傳感器所測量數據的相對關係的情況。如圖2所示, 多個傳感器沿被測物體分布,由於實踐中被測物體可能較長,因此溫 度分布不均對傳感器所測量的形變數值會有較大的影響。在這種情況 下,需要儘量使各傳感器所處的環境溫度保持一致。只有在溫度變化 一致的情況下,各傳感器測量的數值才可以互為參考。採用熱管分別 連接多個傳感器以快速平衡溫度的方法,可以排除該測量方式下的溫 度影響幹擾。其餘的注意事項同實施例1,在此不予贅述。
本傳感器溫度影響校正裝置尤其適合在本發明人另案申請的"鋼軌 形變參數間接測量裝置"中使用。參見圖3所示,該圖顯示了鋼軌形變 參數間接測量裝置的一個實施例一 "縱向形變直接受力卡具"。該卡具包
括兩個形狀完全相同的鋼軌固定部件,兩個鋼軌固定部件之間是薄板狀 的金屬形變部件。在形變部件的底面正中處安裝有傳感器。傳感器密閉 封裝在形變部件的底面,通過光纖(針對傳感器為光纖光柵的情況)或 信號線(針對傳感器為電應變片的情況)連接數據採集系統,從而實現 對鋼軌形變參數的測量。
上述"縱向形變直接受力卡具"的安裝方式如圖4所示,首先將鋼
軌固定部件扣合在鋼軌底部的一側,然後將扣合固定部件扣合在鋼軌底 部的另外一側,它們之間通過組合螺栓予以固定,從而使"縱向形變直 接受力卡具"與鋼軌底部緊密地扣合在一起。對於安裝在該卡具或者類
似裝置上的傳感器而言,由於周邊環境變化快,溫度常常產生局部變化, 尤其是車輛對陽光遮擋的變化常常使距離很近的傳感器受熱程度不
一。這種差異直接影響溫度補償傳感器的溫度補償效果,對於互為參 考的傳感器影響更大。
為此,如圖5所示,將溫度補償傳感器安置在強度部較大且難以 發生形變的固定部件上,在測量傳感器和溫度補償傳感器之間,用純 銅熱管連接溫度補償傳感器和測量傳感器卡具安裝部分。通過在上述 測量卡具上加裝熱管和溫度補償傳感器的方法,可以有效解決溫度分 布不均對測量結果影響的問題。
以上對本發明所提供的傳感器溫度影響校正裝置及其方法進行了 詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言,在不背離本發明實質精 神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動,都將構成對本發明專利 權的侵犯,將承擔相應的法律責任。
權利要求
1. 一種傳感器溫度影響校正裝置,包括溫度補償傳感器與測量傳感器,其特徵在於所述溫度影響校正裝置還包括熱管;所述熱管連接在所述溫度補償傳感器和測量傳感器之間,其表面分別與所述溫度補償傳感器和測量傳感器緊密貼合。
2. 如權利要求1所述的傳感器溫度影響校正裝置,其特徵在於 所述熱管的殼體採用柔性材質。
3. 如權利要求2所述的傳感器溫度影響校正裝置,其特徵在於 所述柔性材質包括但不限於純銅。
4. 一種傳感器溫度影響校正方法,其特徵在於-在溫度補償傳感器與測量傳感器之間放置熱管,所述熱管的表面 分別與所述溫度補償傳感器和測量傳感器緊密貼合。
5. —種傳感器溫度影響校正方法,其特徵在於在多個測量傳感器沿被測物體分布時,在各所述測量傳感器之間 放置熱管,所述熱管的表面與各所述測量傳感器緊密貼合。
全文摘要
本發明公開了一種傳感器溫度影響校正裝置及其方法。該裝置包括溫度補償傳感器與測量傳感器,還包括熱管。所述熱管連接在溫度補償傳感器和測量傳感器之間,其表面分別與傳感器緊密貼合。本傳感器溫度影響校正裝置基於熱管導熱原理實現。利用熱管兩側溫度能夠快速達到平衡的特點,使不同傳感器所處的環境溫度迅速達到一致,從而能夠實現良好的溫度補償效果。
文檔編號G01D3/028GK101377423SQ200710121158
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者呂志東, 李明華, 袁軍國, 斌 辛 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司