一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台及方法，本发明专利技术通过二维平台带动热电偶移动，解决了传统手动移动二维测温平台的点数少、时间长的缺点，实现了二维温度场测量的多点化与快速化，使得更高精度，更大分辨率的二维温度场测量成为可能；本发明专利技术采用机械传动代替人工进行操作，改变了二维区域测温传统手动装置实验周期长，劳动强度大，测量效率低的缺点，将人工从繁重的重复性劳动中解放出来，不仅大幅度提高了测量效率，缩短了实验周期，还极大减少了人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台及方法
本专利技术属于热电偶测温平台领域，具体涉及一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台及方法。
技术介绍
热电偶在实验室测温及工业测温中都得到广泛使用，各个测温区间都有相应的热电偶可以选用。在测温时有许多需要测量二维平面温度场的需求，可以选择的方案有红外测温或者锅炉燃烧时测量炉内温度场的的声波测温，以及实验室中一般采用的逐点测温。采用逐点测温，由于精确度的要求，需要采用热电偶测温的方式，对于高温(1300摄氏度以上)区域的测量为了保证准确度，则需要采用精度高，价格昂贵的B型热电偶；又因为测量区域尺寸较小，空间不足，无法在尽量不干扰温度场的同时布置多支热电偶，综合上述原因，一般采用单一热电偶二维移动逐点测量的方法。对于一定的测温区域，通过调节二维平台，定位到既定测温点，由于热电偶的热电效应，通过读取热电势值转化为温度值，逐点移动定位测量。通过测量出多点的温度值，最终拟合出温度场图。整个测量过程中，热电偶二维移动定位的时间在测量总时间内占有较大的比例。因此，如果能够减少热电偶二维移动的过程所花费的时间，则可以大大缩短整个二维温度场测温的实验周期，显著提高测量效率。在现有技术中，实验室内二维温度场测量通常使用的是手动移动的二维平台来移动热电偶位置，该种测量装置，通过手动调节旋钮从而控制X和Y两个方向的位移量改变热电偶位置，实现热电偶的对该点的温度测量，但该二维热电偶温度测量装置的移动需要全程人工操作与读数，实验人员劳动强度大，测量周期长，实验效率低，且容易产生实验人员导致的实验误差而影响精度；而且实验室所使用的手动二维平台X向和Y向的行程短，对于不同测温区域的适应性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决传统手动二维平台实验人员劳动强度大，测量周期长，试验效率低，对于测温区域尺寸适应性差的缺点，提供一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台及方法。为了达到上述目的，一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，包括二维运动平台，二维运动平台上设置有铝材弯杆，铝材弯杆的端部设置有热电偶，热电偶通过热电偶紧固螺丝固定在铝材弯杆上；二维运动平台通过控制单元控制移动，热电偶连接示波器，控制单元和示波器均连接计算机；计算机用于确定待测区域的中心点，并根据待测区域左下角与右上角的点的坐标确定整个区域，通过确定每一列的测点数目，完整的得到整个测温区域的所有测点坐标，最后根据测点坐标通过控制单元控制二维平台运动，使热电偶完成采集。二维运动平台包括X向导轨和Y向导轨，X向导轨置于Y向导轨上，X向导轨上设置有滑块，滑块能够在X向导轨上滑动，铝材弯杆固定在滑块上。X向导轨连接导轨步进电机，导轨步进电机用于驱动X向导轨在Y向导轨上滑动，滑块连接滑块步进电机，滑块步进电机用于驱动滑块在Y向导轨上滑动，导轨步进电机和滑块步进电机分别连接对应的驱动器，驱动器连接控制单元。Y向导轨底部固定有支座，支座固定在试验台上。X向导轨和Y向导轨上均设置有同步带，X向导轨设置在Y向导轨的同步带上，滑块设置在X向导轨的同步带上。Y向导轨为平行设置的两根，两根Y向导轨通过由联轴器与横杆共同组成的连接结构连接。一种采用基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台的测温方法，包括以下步骤：步骤一，通过调节热电偶紧固螺丝调节热电偶的高度，使热电偶适合待测区域的高度；步骤二，输入待测区域的两极点坐标以及单列点数，构建一维数组；步骤三，根据一维数据组构建move函数，并转化为高电平信号和低电平信号；步骤四，将move函数通过getnum函数转化后得到脉冲数；步骤五，二维平台根据高电平信号、低电平信号和脉冲数移动到对应位置，使热电偶采集数据，并在示波器上显示；步骤六，二维平台继续运动至下一测点，直至测完所有测点的温度，并绘制出待测区域的二维温度场。通过计算当前测点与前一个测点横纵坐标的差值，代入move函数进行移动，同时记录热电偶移动的横纵坐标的总值，用于所有测点测量结束后将热电偶一次性移动到初始设定原点位置。与现有技术相比，本专利技术通过二维平台带动热电偶移动，解决了传统手动移动二维测温平台的点数少、时间长的缺点，实现了二维温度场测量的多点化与快速化，使得更高精度，更大分辨率的二维温度场测量成为可能；本专利技术采用机械传动代替人工进行操作，改变了二维区域测温传统手动装置实验周期长，劳动强度大，测量效率低的缺点，将人工从繁重的重复性劳动中解放出来，不仅大幅度提高了测量效率，缩短了实验周期，还极大减少了人力成本。进一步的，本专利技术采用步进电机驱动的同步带传动方式，改进了二维测温平台的驱动方式，解决了原有的手动平台的影响因素多、人为因素大、精度不够高的问题，极大提高了二维区域温度测量精度。进一步的，本专利技术所采用的二维同步带导轨X向和Y向行程均较长，两个维度可以移动的范围较大，对测温区域尺寸适应性较好，而手动移动测温平台两个方向可移动范围短，本专利技术可测量多种二维温度场，实验应用范围更广。本专利技术的方法通过move函数和getnum函数确定二维平台的移动量，使热电偶移动至测点位置进行测温，该点读数稳定并记录之后，二维平台继续运动至下一测点，直至测完所有测点的温度，并绘制出待测区域的二维温度场。本专利技术采用电控替代了传统手动移动的方式，实现了二维温度场测量的多点化与快速化，使得更高精度，更大分辨率的二维温度场测量成为可能；附图说明图1为本专利技术的系统结构图；图2为本专利技术的主体部分俯视结构示意图；图3为本专利技术的主体部分右视结构示意图；图4为本专利技术的主体部分后视结构示意图；图5为实施例中二维温度场的示意图；图6为实施例中三维温度场的示意图；其中：1-Y向导轨，2-X向导轨，3-铝材弯杆，4-热电偶，5-滑块，6-电机笼，7-联轴器，8-横杆，9-滑块步进电机，10-支座，11-热电偶紧固螺丝，12-同步带，13-导轨步进电机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1至图4，一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，包括二维运动平台，二维运动平台上设置有铝材弯杆3，铝材弯杆3的端部设置有热电偶4，热电偶4通过热电偶紧固螺丝11固定在铝材弯杆3上；二维运动平台通过控制单元控制移动，热电偶4连接示波器，控制单元和示波器均连接计算机；计算机用于确定待测区域的中心点，并根据待测区域左下角与右上角的点的坐标确定整个区域，通过确定每一列的测点数目，完整的得到整个测温区域的所有测点坐标，最后根据测点坐标通过控制单元控制二维平台运动，使热电偶4完成采集。二维运动平台包括X向导轨2和Y向导轨1，X向导轨2置于Y向导轨1上，X向导轨2上设置有滑块5，滑块5能够在X向导轨2上滑动，铝材弯杆3固定在滑块5上。X向导轨2连接导轨步进电机13，导轨步进电机13用于驱动X向导轨2在Y向导轨1上滑动，滑块5连接滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，其特征在于，包括二维运动平台，二维运动平台上设置有铝材弯杆(3)，铝材弯杆(3)的端部设置有热电偶(4)，热电偶(4)通过热电偶紧固螺丝(11)固定在铝材弯杆(3)上；/n二维运动平台通过控制单元控制移动，热电偶(4)连接示波器，控制单元和示波器均连接计算机；/n计算机用于确定待测区域的中心点，并根据待测区域左下角与右上角的点的坐标确定整个区域，通过确定每一列的测点数目，完整的得到整个测温区域的所有测点坐标，最后根据测点坐标通过控制单元控制二维平台运动，使热电偶(4)完成采集。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，其特征在于，包括二维运动平台，二维运动平台上设置有铝材弯杆(3)，铝材弯杆(3)的端部设置有热电偶(4)，热电偶(4)通过热电偶紧固螺丝(11)固定在铝材弯杆(3)上；
二维运动平台通过控制单元控制移动，热电偶(4)连接示波器，控制单元和示波器均连接计算机；
计算机用于确定待测区域的中心点，并根据待测区域左下角与右上角的点的坐标确定整个区域，通过确定每一列的测点数目，完整的得到整个测温区域的所有测点坐标，最后根据测点坐标通过控制单元控制二维平台运动，使热电偶(4)完成采集。


2.根据权利要求1所述的一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，其特征在于，二维运动平台包括X向导轨(2)和Y向导轨(1)，X向导轨(2)置于Y向导轨(1)上，X向导轨(2)上设置有滑块(5)，滑块(5)能够在X向导轨(2)上滑动，铝材弯杆(3)固定在滑块(5)上。


3.根据权利要求2所述的一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，其特征在于，X向导轨(2)连接导轨步进电机(13)，导轨步进电机(13)用于驱动X向导轨(2)在Y向导轨(1)上滑动，滑块(5)连接滑块步进电机(9)，滑块步进电机(9)用于驱动滑块(5)在Y向导轨(1)上滑动，导轨步进电机(13)和滑块步进电机(9)分别连接对应的驱动器，驱动器连接控制单元。


4.根据权利要求2所述的一种基于计算机自动控制的热电偶二维测温平台，其特征在于，Y向导轨(1)底部固定有支座(10)，支座(10)固定在试验台上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珍珍，陈晨，王家玮，关传玺，丁圣洁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61