[发明专利]旋转体多点温度测量热电势信号无线输出方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械加工部件温度测量，特别是涉及一种热电势信号无线传输的旋转体多点温度测量装置与方法，用于旋转体温度测量。

背景技术

机械装备运行中，很多部件是旋转体，有些情况下需要对这些旋转体的若干点进行温度测量。比如，机械切削机理研究中需要测量车削旋转工件或铣削旋转刀具的温度。目前只见刀具—工件组成的自然热电偶用集流器或顶针、电刷引出一端信号，另一端是在非旋转体上，这些方法都基于电导体将旋转体的热电势信号引出到外部静止的测量电路。如水银集流器是通过一根导线在水银液体中旋转来解决旋转状态下信号输出导线的扭转问题，顶针或电刷式是通过静止硬导体接触旋转硬导体即“刷”的作用来解决旋转状态下信号输出导线的扭转问题。用标准热电偶测量旋转体的温度，热电偶两端都在旋转体上，两端必须彼此绝缘，因此必须解决两根导线的分别引出扭转问题。若用水银或顶针、电刷，则每个标准热电偶需要两套彼此绝缘的引出装置，这样的结构势必非常复杂，如果同时输出多个标准热电偶的信号，其输出装置就更难以实现。更重要的是，这些方法都存在导体之间摩擦的现象，会产生附加热电势，严重影响测量精度。

热电偶是目前可靠和常用的测温传感器。在装备制造和运行中，要对旋转体应用热电偶测温，特别是多点测温，必须要解决多个微弱热电势信号同时传输的问题。旋转状态下，标准热电偶采集到的热电势信号的目前常用输出方法有水银集流器、铜顶针和电刷式等。这些方法的缺点在于：(1)一个标准热电偶的两端分别会采集到一个热电势信号，每输出一个热电势信号需要一套信号引出装置，如果用热电偶同时测量n点的温度就要2n套装置，其结构势必非常复杂；(2)旋转状态下，信号传输导体动、静体之间的摩擦会产生附加热电势，也即热电信号的输出保真困难，影响测量精度。目前只见刀具—工件组成的自然热电偶用水银集流器或顶针、电刷引出一端信号，另一端是在非旋转体上，还未见其他人研究旋转体标准热电偶的信号的引出问题，因为两端都在旋转体上，而两端必须彼此绝缘。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种旋转体多点温度测量信号实时无线输出的方法。

本发明包括多个热电偶、多点测温信号的分时采集和实时滤波、放大、A/D转换、无线发射的电路模块，将之固定在旋转工件或旋转刀具上适当位置，在旋转体之外设置相应的无线接收器以及串行信号处理电路模块、显示仪表或计算机，由无线传输的方式解决旋转体上多个热电偶测温信号转移到外部非旋转仪器电路的问题。旋转体上多点的温度热电信号，被安置在各点的K型热电偶1采集，并通过一个多路电子开关轮流送到放大电路及滤波电路放大及滤波，再进入A/D转换电路转换为数字信号，然后通过无线发射装置向外界发射，外部静止的无线接收模块接收到信号，输往显示仪表或PC机进行显示或处理、储存。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种旋转体多点温度测量热电势信号无线输出装置，包括K型热电偶、热电势信号采集与发射模块、无线接收模块和PC机；所述热电势信号采集与发射模块包括多路电子开关、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、CPU、无线发射模块和电池，多路电子开关、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和CPU依次信号连接，CPU还分别与多路电子开关、无线发射模块和电池连接，电池还分别与多路电子开关、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和无线发射模块连接；所述无线接收模块通过导线与PC机连接，无线发射模块与无线接收模块信号连接；多个K型热电偶分别设置在待测温的旋转体上，K型热电偶通过导线与多路电子开关连接；所述电势信号采集与发射模块固定在旋转体尾部中心，或者势信号采集与发射模块套在旋转体上，使电势信号采集与发射模块的重心与旋转体旋转轴同心。

为进一步实现本发明目的，所述旋转体为车削工件，车削工件通过三爪卡盘固定在车床上，且随三爪卡盘旋转，K型热电偶固定在车削工件上，位于车刀的加工部位附近，电势信号采集与发射模块通过螺栓和铜柱垫片直接固定在车削工件的尾端。

所述旋转体为铣刀，铣削工件固定在铣床上不动，铣刀通过刀夹固定在铣床上，电势信号采集与发射模块为空心的环形装置，电势信号采集与发射模块通过强力胶水固定在刀夹，铣刀穿过环形电势信号采集与发射模块中间通孔，K型热电偶固定在铣刀的前端，靠近铣削工件。