技术领域
[0001] 本
申请涉及电
力技术领域，具体涉及一种成本低，布局空间小，能够满足高
精度测试要求和绝缘要求的非接触式温度测量装置。
背景技术
[0002] 由于近年来智能
电能表技术的高速发展，要求智能电表满足越来越多的功能。
[0003]
电子式电能表中，
端子座的温度测量功能是表计的新型功能，电子式智能电能表可对端子座上的
电流端子
铜棒的温度进行实时监测，并通过
单片机对温度数据的
整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座
过热烧毁故障、居民用电负载
短路等故障进行预警和跳闸处理，并同时进行故障事件记录，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。所以，使用对端子座的温度监测功能，可对潜在的安全隐患进行预警和有效处理，可以在一定程度上避免火灾的发生。故该功能具有很重要的实用意义。
[0004] 接触式
传感器需要固定在端子座上，当电能表端子座在受到震动或者
挤压时，接触式的传感器在安全绝缘上也存有隐患。
发明内容
[0005] 本申请提供一种用于智能电能表的非接触式温度测量装置，无需固定，当电能表端子座在受到震动或者挤压时，不受影响，减少安全隐患。
[0006] 本申请提供一种用于智能电能表的非接触式温度测量装置，其特征在于，包括：
热电堆传感器，热电堆传感器采用TO-39金属管壳封装；用于封装的管壳内内置热敏感
电阻芯片；热电堆传感器与电能表端子座不接触。
[0007] 优选的，所述热电堆传感器，是与CMOS技术兼容的红外热电堆传感器。
[0008] 优选的，所述热敏感电阻芯片，用于对
环境温度进行补偿。
[0009] 优选的，所述热电堆传感器与电能表端子座不接触，用于保证与端子座绝缘，满足安全绝缘的要求。
[0010] 优选的，还包括：
[0011] 对热电堆传感器测量获得的温度进行标定，用于消除热电堆优越感器及
电路引入的误差，达到准确测温的效果。
[0012] 优选的，所述温度测量装置可测量的端子座温度范围为30-150度。
[0013] 优选的，所述温度测量装置误差小于±5度的精度。
[0014] 优选的，所述温度测量装置可以装在电能表内每个端子座处，电能表可以依据每个端子的温度测量值记录以下事件，包括：端子过温保护、端子温度
不平衡、端子温升超限。
[0015] 优选的，所述端子过温保护事件可以通过设置报警温度1与报警温度2，当电能表某一端子温度达到报警温度1时向用户发出预警，当达到报警温度2时直接切断用户负荷，确保用电安全。
[0016] 优选的，所述端子温度不平衡事件可以通过监测不同端子的温度值，当端子间温度差值大于限值时，记录相应事件并报警，用来排除现场由于接线不规范导致的接线端阻抗不平衡。
[0017] 优选的，所述端子温升超限事件可以通过实时监测端子温度值，计算每分钟温度变化率，当温度升高速度达到限值时，应记录事件，并上报给电力系统主站，及时抢修，
预防用电故障发生。
[0018] 本申请提供一种用于智能电能表的非接触式温度测量装置，使用的热电堆传感器采用TO-39金属管壳封装，热电堆传感器与电能表的端子座不接触，所以减少固定环节，当电能表端子座在受到震动或者挤压时，不受影响，减少安全隐患。
附图说明
[0019] 图1是本申请
实施例提供的传感器温度检测原理图；
[0020] 图2是本申请实施例涉及的R-T表和V-T表示意图；
[0021] 图3是本申请实施例涉及的热电堆传感器温度测试数据；
[0022] 图4是本申请实施例涉及的端子座及热电堆测温模
块。
具体实施方式
[0023] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0024] 本申请提供一种智能电能表的非接触式温度测量装置，其特征在于，包括：热电堆传感器，热电堆传感器采用TO-39金属管壳封装；用于封装的管壳内内置热敏感电阻芯片；热电堆传感器与电能表端子座不接触。
[0025] 热电堆传感器，是与CMOS技术兼容的红外热电堆传感器。具有高红外响应率、高重复性和高可靠性，红外响应温度系数小等特点。
[0026] 热敏感电阻芯片，用于对环境温度进行补偿。模块采用的高精度
运算放大器确保红外测温模块精准。
[0027] 热电堆传感器与电能表端子座不接触，用于保证与端子座绝缘，满足安全绝缘的要求。
[0028] 对热电堆传感器测量获得的温度进行标定，用于消除热电堆优越感器及电路引入的误差，达到准确测温的效果。
[0029] 温度测量装置可测量的端子座温度范围为30-150度，误差小于±5度的精度，[0030] 首先，介绍热电堆传感器的管脚定义，见图1的传感器温度检测原理图。
[0031] 1、管脚1,3为热电堆红外传感器
电压输出引脚，
输出电压为μV量级，该电压随被测物体温度变化而变化。
[0032] 2、管脚2,4为内置NTC(负温度系数
热敏电阻)的引脚，2,4脚之间为电阻值，该阻值随传感器自身温度变化而变化，该阻值在25℃时为100KΩ。
[0033] 接下来介绍本申请提供的测温装置电路原理。
[0034] 传感器温度检测原理图见图1。
[0035] AMB-TEMP,环境温度，此处接ADC以获得2,4脚的电压值，并转换成电阻阻值。
[0036] Vbias，偏置电压，视电路系统而定。IR Vout，红外响应电压输出，此处接ADC以获得1,3脚电压值。
[0037] P1为TPS热电堆传感器，二脚与四脚之间为NTC电阻值，阻值随温度变化而变化，通过与电阻R3分压，产生AMB-TEMP电压
信号，交给单片机ADC采集并处理计算得到环境温度值。P1传感器管脚1,3为热电堆红外传感器电压输出引脚，输出电压为μV量级，该电压随被测物体温度变化而变化。1脚为V+信号，2脚为V-信号。V+信号通过R4连接至放大器U1的同相输入端。V-信号通过R1连接至放大器U1的
反相输入端，同时与偏置电阻R1,R2与放大器U1的输出端连接，R2与R1阻值之比为放大器放大倍数，C2,C3为滤波电容。通过上述放大器U1的同相、反相输入端电路设计，组成信号放大电路。放大信号IR_OUT通过R5与放大器U1的输出端连接，C5为滤波电容。最终放大信号IR_OUT提供给单片机ADC采集并处理计算得到被测目标温度值，此被测目标指的就是电能表端子座。
[0038] 上文提到，单片机ADC采集到了两个电压信号，一个为环境温度AMB-TEMP电压信号，另一个为被测目标温度IR_OUT电压信号。对于AMB-TEMP电压信号，可在传感器规格书中的R-T表找到环境温度Ta。对于被测目标温度IR_OUT电压信号，可在传感器规格书中的V-T表里的Ta列中找到与IR_OUT相等或相近的电压值，其对应的横坐标则为被测物体温度Tobj。
[0039] 最后介绍温度标定及校准方法。
[0040] 要获得准确的测温结果，需要进行标定。由于传感器的响应电压，NTC的阻值，匹配分压电阻R3的阻值均有偏差，根据以上方法完成的测温系统并不能获得准确的测温结果，标定的目的是消除传感器及电路引入的偏差，以达到准确测温的效果。
[0041] 标定的方法如下：
[0042] 传感器上电恒温预热后读取2,4脚阻值，将其与100KΩ比较，产生修正系数a，通过热敏电阻的校准消除热敏电阻的偏差。用传感器对准37℃的
黑体目标进行测量，读取1,3脚电压，将其与V-T表中37℃电压值比较，产生修正系数b，通过红外传感器的校准消除红外传感器的偏差。
[0043] 传感器测量的电阻阻值和响应电压在修正后通过R-T表和V-T表查表进行测量。图2为R-T表和V-T表示意图。
[0045] Tobj＝(V/(s*5e-10*(1+2e-3*Tamb)+(Tamb+273.15)^4)^0.25-273.15；
[0046] 其中Tobj为红外测量结果温度，V为传感器电压，s为校准系数；Tamb为环境校准系数计算公式如下：
[0047] S＝(V(Tobj＝37)/((37+273.15)^4-(Tamb+273.15)^4))/(5e-10*(1+2e-3*Tamb)[0048] 根据功能要求，对在端子座30-150度温度范围内，温度检测电路的设计要满足误差小于±5度的精度要求。
[0049] 电路设计完成后，接到电能表内，端子座及热电堆测温模块如图4，将热电堆传感器对准电能表端子座后上电，预热10分钟后进行测试，对在端子座不同温度下进行测试，通过单片机读取温度值，同时使用无纸记录仪进行温度比对。经测试，测试数据符合功能要求，数据如图3。
[0050] 所述温度测量装置可以装在电能表内每个端子座处，电能表可以依据每个端子的温度测量值记录以下事件，包括：端子过温保护、端子温度不平衡、端子温升超限。
[0051] 所述端子过温保护事件可以通过设置报警温度1与报警温度2，当电能表某一端子温度达到报警温度1时向用户发出预警，当达到报警温度2时直接切断用户负荷，确保用电安全。
[0052] 所述端子温度不平衡事件可以通过监测不同端子的温度值，当端子间温度差值大于限值时，记录相应事件并报警，用来排除现场由于接线不规范导致的接线端阻抗不平衡。
[0053] 所述端子温升超限事件可以通过实时监测端子温度值，计算每分钟温度变化率，当温度升高速度达到限值时，应记录事件，并上报给电力系统主站，及时抢修，预防用电故障发生。
[0054] 本申请提供一种用于智能电能表的非接触式温度测量装置，使用的热电堆传感器采用TO-39金属管壳封装，热电堆传感器与电能表的端子座不接触，所以减少固定环节，当电能表端子座在受到震动或者挤压时，不受影响，减少安全隐患。从测试数据可以看出，满足对在端子座30-150度温度范围内，温度检测电路的设计要满足误差小于±5度的精度要求。
[0055] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的
权利要求保护范围之内。
