基于热线风速仪的测温方法和系统专利检索- 线速度或角速度加速度减速度或冲击的测量;运动的存在不存在或方向的指示专利检索查询-专利查询网

基于热线风速仪的测温方法和系统
申请号	CN201710768812.4	申请日	2017-08-31	公开(公告)号	CN107402314A	公开(公告)日	2017-11-28
申请人	北京航空航天大学;			发明人	陶智; 李海旺; 由儒全; 魏宽;
摘要	本发明公开了一种基于热线风速仪的测温方法，根据热线探针的热阻效应，获取热线探针温度与两端电压的变化规律；基于获取的热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。该方法能够解决在湍流研究中的温度速度同步测量技术，实现温度的高频测量的可行性与精准性。本发明还公开了一种基于热线风速仪的测温系统。
权利要求	1.一种基于热线风速仪的测温方法，所述方法包括：根据热线探针的热阻效应，获取所述热线探针温度与两端电压的变化规律；基于获取的所述热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热线探针为用于测量湍流的热丝，其中，所述热丝尺寸为1.25mm长、5μm粗。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，完成热线风速仪的温度测量操作包括：基于测速的所述热线探针，通过两路探针，完成温度与速度的同步测量；其中，所述两路探针一路测速，一路测温。 4.一种基于热线风速仪的测温系统，所述系统包括：热线探针、恒流源、精密电阻、调制电路、放大电路、数模转换电路以及计算机，所述热线探针两端输出的电压信号依次经过所述调制电路、所述放大电路以及所述数模转换电路，最终传递至所述计算机；其中，所述热线探针，用于测量湍流，所述调制电路采用TL431和电位器VR1调节产生 4.096V的参考电源，采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥，当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，所述测量电桥输出一个mV级的压差信号，所述压差信号经过所述放大电路运放LM324放大后输出预设期望值大小的电压信号，所述电压信号直接连接至所述数模转换电路AD转换芯片。 5.根据权利要求4所述的系统，还包括：差动放大电路，所述差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6；所述差动放大电路的放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述热线探针为1.25mm长、5μm粗的热丝。 7.根据权利要求4或6所述的系统，其中，所述热丝响应频率最大值为2000Hz。 8.根据权利要求4所述的系统，其中，R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻。
说明书全文	基于热线风速仪的测温方法和系统技术领域 [0001] 本发明涉及测温技术领域，特别是涉及一种基于热线风速仪测温方法和系统。背景技术 [0002] 在旋转机械的湍流边界层的研究中，需要对速度和温度同步测量。常规的热线风速仪可以解决速度测量的问题，且采样频率较高(>2000Hz)。但是对于温度的测量，则一直以来都是一个较难的课题。 [0003] 目前常用的测温技术有两种方式，一种是热电偶测温，一种是热电阻测温。对于高频温度测量，对温度探针的尺寸有较大的要求。若体积过大，则其热惯性大，响应频率低，无法实现高频测量；若体积过小，则输出信号较小，信噪比较低，同样无法实现温度的高精度测量。发明内容 [0004] 基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种基于热线风速仪的测温方法和装置，能够解决在湍流研究中的温度速度同步测量技术，实现温度的高频测量的可行性与精准性。 [0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种基于热线风速仪的测温方法，所述方法包括：根据热线探针的热阻效应，获取所述热线探针温度与两端电压的变化规律；基于获取的所述热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。 [0006] 在其中一个实施例中，所述热线探针为用于测量湍流的热丝，其中，所述热丝尺寸为1.25mm长、5μm粗。 [0007] 在其中一个实施例中，完成热线风速仪的温度测量操作包括：基于测速的所述热线探针，通过两路探针，完成温度与速度的同步测量；其中，所述两路探针一路测速，一路测温。 [0008] 第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的基于热线风速仪的测温方法。 [0009] 第三方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。 [0010] 第四方面，本发明实施例还提供了一种基于终端设备的应用程序的检索与下载的系统，所述系统包括：热线探针、恒流源、精密电阻、调制电路、放大电路、数模转换电路以及计算机，所述热线探针两端输出的电压信号依次经过所述调制电路、所述放大电路以及所述数模转换电路，最终传递至所述计算机；其中，所述热线探针，用于测量湍流，所述调制电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源，采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥，当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，所述测量电桥输出一个mV级的压差信号，所述压差信号经过所述放大电路运放LM324放大后输出预设期望值大小的电压信号，所述电压信号直接连接至所述数模转换电路AD转换芯片。 [0011] 在其中一个实施例中，还包括：差动放大电路，所述差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6；所述差动放大电路的放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 [0012] 在其中一个实施例中，所述热线探针为1.25mm长、5μm粗的热丝。 [0013] 在其中一个实施例中，所述热丝响应频率最大值为2000Hz。 [0014] 在其中一个实施例中，R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻。 [0015] 本发明提供的一种基于热线风速仪的测温方法和系统，根据热线探针的热阻效应，获取热线探针温度与两端电压的变化规律；基于获取的热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。该方法能够解决在湍流研究中的温度速度同步测量技术，实现温度的高频测量的可行性与精准性。附图说明 [0016] 图1为本发明一个实施例中的一种基于热线风速仪的测温方法的流程示意图；以及 [0017] 图2为本发明一个实施例中的一种基于热线风速仪的测温系统中的电路示意图。具体实施方式 [0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明基于热线风速仪的测温方法和系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0019] 如图1所示，为一个实施例中的一种基于热线风速仪的测温方法的流程示意图。具体包括以下步骤： [0020] 步骤102，根据热线探针的热阻效应，获取热线探针温度与两端电压的变化规律。 [0021] 本实施例中，热线探针为用于测量湍流的热丝，其中，热丝尺寸为1.25mm长、5μm粗。 [0022] 步骤104，基于获取的热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。 [0023] 本实施例中，成热线风速仪的温度测量操作包括：基于测速的热线探针，通过两路探针，完成温度与速度的同步测量；其中，两路探针一路测速，一路测温。 [0024] 本发明提供的一种基于热线风速仪的测温方法，根据热线探针的热阻效应，获取热线探针温度与两端电压的变化规律；基于获取的热线探针两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路、数模转换电路，最终传递至计算机，完成热线风速仪的温度测量操作。该方法能够解决在湍流研究中的温度速度同步测量技术，实现温度的高频测量的可行性与精准性。 [0025] 基于同一发明构思，还提供了一种基于热线风速仪的测温系统。由于此系统解决问题的原理与前述一种基于热线风速仪的测温方法相似，因此，该系统的实施可以按照前述方法的具体步骤时限，重复之处不再赘述。 [0026] 如图2所示，为一个实施例中的一种基于热线风速仪的测温系统中的电路示意图。该基于热线风速仪的测温系统10包括：热线探针、恒流源、精密电阻、调制电路、放大电路、数模转换电路以及计算机，热线探针两端输出的电压信号依次经过所述调制电路、放大电路以及所述数模转换电路，最终传递至计算机。其中，热线探针，用于测量湍流，调制电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源，采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥，当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，测量电桥输出一个mV级的压差信号，压差信号经过放大电路运放LM324放大后输出预设期望值大小的电压信号，电压信号直接连接至所述数模转换电路AD转换芯片。 [0027] 本实施例中，热线探针为1.25mm长、5μm粗的热丝；热丝响应频率最大值为2000Hz。更进一步地，R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻。 [0028] 在一个实施例中，本公开提出的一种基于热线风速仪的测温系统还包括：差动放大电路，差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6；差动放大电路的放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 [0029] 为了更清楚的理解与应用本发明提出的基于热线风速仪的测温系统，进行以下示例。需要说明的是，本发明的保护范围不局限以下示例。 [0030] 具体的，本公开提出的一种基于热线风速仪的测温系统包括：热线探针、恒流源、精密电阻、调制电路、放大电路、数模转换模块、计算机。热线探针是适用于湍流测量的专用探针，其尺寸为1.25mm长、5μm粗的热丝，电路图中用PT100表示。 [0031] 需要说明的是，测温原理为：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥，其中R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻，当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 [0032] 根据热丝的热阻效应，可以实现热丝温度与两端电压的变化规律；热丝两端输出的电压信号依次经过调制电路、放大电路，最终经过数模转换，传递到计算机；最终实现温度的测量。 [0033] 本公开提出的一种基于热线风速仪的测温系统与现有技术相比，温度的热丝是基于测速热线探针，采用两路探针，一路测速，一路测温，即可实现温度、速度同步测量；热丝体积小，响应频率高，可达2000Hz,可实现温度的高频测量，满足湍流的研究；采用电桥测温，并将压差输出，可以消除噪音干扰，保证在低电阻的条件下，实现高精度测温。 [0034] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被图1中处理器执行。 [0035] 本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述图1的方法。 [0036] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。 [0037] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 [0038] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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