[实用新型]温度传感器高速动态特性校准装置

说明书

本实用新型提出了温度传感器高速动态特性校准装置，包括校准温度场箱、光路系统和数据采集控制系统；所述光路系统设置在校准温度场箱外部，包括红外激光器、全反射镜和透镜组件；所述红外激光器的激光输出端与全反射镜同轴设立，所述透镜组件设置在全反射镜的反射光路上，红外激光器照射在校准温度场箱内的被校准温度传感器上，所述红外激光器和被校准温度传感器同时探测热源温度；所述数据采集控制系统连接被校准温度传感器和红外激光器。不仅能实现温度传感器高速动态特性的性能校准，同时其校准温度量程宽并且可调；利用光学系统对激光器与光学透镜的结合，需要使温度传感器产生快速的温度阶跃，同时保证高温场不对周围低温场产生影响。

技术领域

本实用新型涉及高速温度测量技术领域，特别涉及一种温度传感器高速动态特性校准装置。

背景技术

随着科技发展，高速动态温度测量在机械动力系统、核能系统等领域有着广泛需求。温度是表征物体冷热程度的物理量，在科研、日常生活、医疗卫生、工农业生产等领域有着广泛的应用。而动态温度特别是高速动态温度(即温度场高速变化)测量在热工设备、动力机械、发动机、化工容器、核能工程等领域有着非常重要的地位，特别是在机械动力系统领域，动态温度的准确测量关系到系统寿命和性能评估。

温度传感器动态响应特性是指传感器的温度与被测介质温度增量之间的关系，一般用微分方程或传递函数的形式表示。动态特性好的温度传感器，其输出温度随时间变化的规律将能同时再现输入温度随时间变化的规律，即具有相同的时间函数。

但在高速动态温度测量中存在如下问题：(1)现有的传感器响应速度跟不上动态温度变化的速度，即由于传感器感温器件的热惯性和有限热传导，使得所测温度与实际温度存在差别。在时域表现为传感器的响应时间太长，不能正确反映输入信号的快速变化，存在动态响应误差。(2)理想的温度传感器的动态特性是传感器不管动态激励大小，其动态校准的结构都是相同(或很接近)的。而实际上传感器不可能在全量程范围内实现理想的动态线性传感器。(3)当温度传感器的动态特性不满足要求时，如何改善其动态特性，这也是传感器实际应用中所面临的问题。

因此，有必要进行温度传感器高速动态特性的研究，即针对传感器的高速动态特性进行标定，得出传感器的动态响应曲线，确定传感器的动态性能指标，进而对传感器动态性能进行修正，实现温度传感器高速动态特性的准确测量。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种温度传感器高速动态特性校准装置，包括校准温度场箱、光路系统和数据采集控制系统；所述光路系统设置在校准温度场箱外部，包括红外激光器、全反射镜和透镜组件；所述红外激光器的激光输出端与全反射镜同轴设立，所述透镜组件设置在全反射镜的反射光路上，所述红外激光器照射在校准温度场箱内的被校准温度传感器上，所述红外激光器和被校准温度传感器同时探测热源温度；所述数据采集控制系统连接被校准温度传感器和红外激光器。

优选的，所述数据采集控制系统包括传感器变送器电路、信号放大滤波电路和控制电路；所述传感器变送器电路的输入端连接被校准温度传感器的信号输出端，传感器变送器电路的输出端依次连接信号放大滤波电路和控制电路。

优选的，所述控制电路包括MCU处理器、显示接口和继电器；所述MCU处理器通过显示接口连接显示屏幕；所述继电器连接红外激光器。

进一步，所述校准温度场箱还设有热电偶，所述热电偶与继电器相连接。

优选的，所述透镜组件包括聚光透镜、球面透镜；所述全反射镜和聚光透镜与水平方向呈45度角倾斜放置，所述聚光透镜与全反射镜平行设置，并位于全反射镜的下方，反射光路正对球面透镜中部。

优选的，所述红外激光器包括红外探测器和CO2激光器；所述红外探测器为热电制冷型碲镉汞红外探测器。