专利名称：基于超声测距温度补偿的红外测温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电カ设备中的红外测温装置，具体涉及ー种非接触在线的超声测距温度补偿的红外测温装置。
背景技术：
温度是表示物体内部分子运动剧烈程度的物理量，是确定物体物质状态的重要參数之一。在电カ系统中，大多数电气设备都运行在高电压大电流的状态下，在众多停电事故中，由于设备局部过热而导致停电检修经常发生。这不仅影响了设备的安全运行，威胁了公共安全，而且给供电用电方带来了重大的经济损失。如果能在事故发生的早期，提前进行预警并迅速采取措施，将能有效地避免此类事故的发生。因而及时对高压带电设备的各种连 接点进行温度在线监测和控制是电网安全运行的重要保障。目前，对于高压带电设备的测温，常用的ー种方法是各电网仍在沿用的在被测点上贴以随温度变化而变色的蜡片，根据蜡片颜色变化和融化程度来推測接触点温度，这种方法主要依靠人的感官意识和实践经验来简单判断，准确度低，不能进行实时监测；另ー种是将热敏电阻作为测温元件构成温度传感器，这种测温方法相比较蜡片而言，精度有所提高，但是安装过程繁琐，需要在每个测温的地方进行安装，不能实行在线监測。
发明内容
本发明是要提供一种基于超声测距温度补偿的红外测温装置，该装置不仅能解决实时监测的技术问题，而且针对红外测温过程中，红外测温仪的准确度随测温仪到待测点距离远近而存在误差这ー问题，采用超声测距技术在线获被测物体到红外测温仪的距离，根据在线測量结果，对测温仪测得的温度值进行补偿或修正，消除测温距离带来的附加误差，提高温度测量的准确度，将红外测温仪与精确定位技术相结合，实现空间多点温度在线监测，节约了成本。本发明的技术方案是一种基于超声测距温度补偿的红外测温装置，包括CPU、水平方向和垂直方向步进电机、红外测温単元、超声测距�？�、无线通信接ロ、校准參数存储�？椤⒖刂葡低秤胄Ｗ寄？�、系统定位接ロ电路，云台机械结构，其特点是云台机械结构上面装有水平方向和垂直方向步进电机、红外测温単元、超声测距模块、激光指示器，定位开关，云台机械结构通过激光指示器与控制系统与校准�？榱樱糜谠诳杉す獾闹甘鞠拢ü刂葡低秤胄Ｗ寄？榭刂扑降缁骱痛怪钡缁鞣直鹎椒较蚝痛怪狈较虿浇缁员徊獾憬锌占涠ㄎ唬驯徊獾愕目占湮恢么娲⒌叫Ｗ紖⑹娲⒛？橹校恍Ｗ紖⑹娲⒛？�、控制系统与校准�？�、系统定位接ロ电路和超声测距�？榉直鹩隒PU连接，用于系统定位接ロ电路根据被测点的空间位置坐标进行定位捜索，并根据超声测距�？椴獾帽徊獾愕胶焱獠馕乱堑木嗬胫担圆獾玫奈露戎到胁钩ズ托拚馕戮嗬氪吹母郊游蟛睿焱獠馕聟g元将测得的温度值信号传送到CPU，CPU再通过无线通信接ロ模块传送到上位机。
云台机械结构包括定位轴承、滚动轴承、环形垫板、上、下底座、侧板、支撑架、紧固板、紧固卡，上、下底座之间从下至上依次连接定位轴承、滚动轴承和环形垫板、上底座上面装有水平方向步进电机，水平方向步进电机通过步进电机紧固件与环形垫板和上底座固定连接，上底座上面两侧分别固定连接侧板，侧板上端外侧面上固定连接垂直方向步进电机，两个侧板上端之间连接有 支撑架，支撑架两侧分别与垂直方向步进电机的转轴连接，支撑架上面中间通过紧固板固定连接红外测温单元的红外测温仪，旁边装有超声测距�？椋焱獠馕乱巧厦嬗媒艄炭ü潭蛹す庵甘酒鳎С偶懿喟搴蜕系鬃嗝嫔戏直鹱坝卸ㄎ豢亍６ㄎ豢匚鹗羝ㄎ豢兀屑渖栌芯挡悖讲嗵薪鹗羝�。步进电机为步距角为7. 5°的步进电机，减速比1/120，并装有1/4细分驱动器。本发明的有益效果是本发明采用非接触式在线测温，并采用由步进电机控制的云台机械结构，保证了操作的安全性与便捷性；采用减速比与细分驱动技术相结合的步进电机、二次搜索技术、超声测距技术，提高精度的同时又缩短了测量时间；将红外测温仪与精确定位技术相结合，实现空间多点温度在线监测，节约了成本。
图I是本发明的控制结构框 图2是云台机械结构立体示意 图3是云台机械结构的分解 图4是定位开关结构剖视图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图I至图3所示，本发明的基于超声测距温度补偿的红外测温装置，包括CPU、水平方向和垂直方向步进电机8，16、红外测温单元、超声测距�？�、无线通信接口、校准参数存储�？�、控制系统与校准模块、系统定位接口电路，云台机械结构等。云台机械结构上面装有水平方向和垂直方向步进电机8，16、红外测温单元、超声测距�？�、激光指示器12，定位开关9，云台机械结构通过激光指示器12与控制系统与校准�？榱樱糜谠诳杉す獾闹甘鞠拢ü刂葡低秤胄Ｗ寄？榭刂扑降缁骱痛怪钡缁鞣直鹎椒较蚝痛怪狈较虿浇缁员徊獾憬锌占涠ㄎ唬驯徊獾愕目占湮恢么娲⒌叫Ｗ疾问娲⒛？橹校恍Ｗ疾问娲⒛？�、控制系统与校准�？�、系统定位接口电路和超声测距模块分别与CPU连接，用于系统定位接口电路根据被测点的空间位置坐标进行定位搜索，并根据超声测距模块测得被测点到红外测温仪的距离值，对测得的温度值进行补偿和修正，消除测温距离带来的附加误差，红外测温单元将测得的温度值信号通过RS-232通信方式传送到CPU，CPU再通过无线通信接口�？榇偷缴衔换�。如图2，3所示，云台机械结构包括定位轴承2、滚动轴承3、环形垫板4、上、下底座5，I、侧板6、支撑架7、紧固板11、紧固卡13，上、下底座5，I之间从下至上依次连接定位轴承2、滚动轴承3和环形垫板4、上底座5上面装有水平方向步进电机8，水平方向步进电机8通过步进电机紧固件15与环形垫板4和上底座5固定连接，上底座5上面两侧分别固定连接侧板6，侧板6上端外侧面上固定连接垂直方向步进电机16，两个侧板6上端之间连接有支撑架7，支撑架7两侧分别与垂直方向步进电机16的转轴连接，支撑架7上面中间通过紧固板11固定连接红外测温单元的红外测温仪10，旁边装有超声测距�？�14，红外测温仪10上面用紧固卡13固定连接激光指示器12，支撑架7侧板和上底座5侧面上分別装有定位开关9。由于滚动轴承3的滑动作用，上底座5上的步进电机8可控制上底座5在水平方向上转动、侧板6上的步进电机8控制装有红外测温仪10的支撑架7在垂直方向上转动，从而实现支撑架7在空间内转动，将红外测温仪10、激光指示器12、超声测距�？�14安装在支撑架7上，即可实现在空间内对待测物体进行测温。水平方向和垂直方向步进电机8，16为步距角为7. 5°的步进电机，减速比1/120，并装有1/4细分驱动器。如图4所示，定位开关9为双金属片定位开关，中间设有绝缘层，两侧贴有金属片。、本发明的具体实施首先搭建云台机械结构，在可见激光的指示下，通过校准板控制水平电机驱动器和垂直电机驱动器对被测点进行空间定位，把被测点的空间位置存储到校准參数存储�？橹校珻PU控制系统定位接ロ电路根据这些点的坐标，进行一周的定位搜索，在搜索过程中，运用精确定位技术准确定位，根据超声测距技术测得点到红外测温仪的距离，根据距离远近，对测得的温度值进行补偿与自校准，捜索完成后，红外测温单元将温度值通过RS-232通信方式传送到CPU，CPU再通过无线通信接ロ�？榇偷缴衔换探崾螅赏ü刂葡低秤胄Ｗ寄？槎韵低扯ㄎ唤行Ｗ�。本发明在步进电机的选择时，选用带减速比的步进电机，运用细分驱动技术，提高測量精度，在本发明中，采用步距角为7. 5°的步进电机，減速比1/120，并采用1/4细分驱动器，则精度可达0. 015°，若测Sm远处的待测物体，每给ー个脉冲，测温仪旋转2mm的弧度，定位精准，误差�。徊捎贸饩嗉际踉谙呋�
得被测物体到红外测温仪的距离，根据在线測量结果，对测温仪测得的温度值进行补偿或修正，消除测温距离带来的附加误差，提高温度测量的准确度；在定位捜索的过程中，采用二次捜索技木，即先使步进电机快速运转到待测物体，然后用CPU控制细分驱动器，增大细分数，进ー步提高定位精度，在微小的空间范围内多次測量被测物体的温度，并搜索求得最大的温度值，即作为待测点的温度，提高系统的测温准确度；系统采用双金属片定位开关，当系统复位时，旋转机构带动L型的金属杆向起始位置运动，当金属杆接触上开关两侧的金属片，开关闭合，控制系统停止电机继续转动，此时记为系统转动的起点，这种特殊的结构消除了常用开关带来的行程误差，系统复位的重复性能好，提高系统的定位精度。本发明能够对分布在空间各个位置的待测点进行非接触在线测温，精确度高，测量速度快；结构设计合理，将红外测温仪与精确定位技术相结合，实现空间多点温度在线监测，节约了成本。
权利要求
1.一种基于超声测距温度补偿的红外测温装置，包括CPU、水平方向和垂直方向步进电机(8，16)、红外测温单元、超声测距模块、无线通信接口、校准参数存储�？�、控制系统与校准模块、系统定位接口电路和云台机械结构，其特征在于所述云台机械结构上面分别装有用于水平方向和垂直方向调整的步进电机(8，16)、红外测温单元、超声测距模块、激光指示器(12)和定位开关(9)，所述云台机械结构通过激光指示器(12)与控制系统与校准�？榱樱糜谠诳杉す獾闹甘鞠拢ü刂葡低秤胄Ｗ寄？榭刂扑降缁骱痛怪钡缁鞣直鹎椒较蚝痛怪狈较虿浇缁�(8，16)对被测点进行空间定位，并把被测点的空间位置存储到校准参数存储�？橹校凰鲂Ｗ疾问娲⒛？�、控制系统与校准�？�、系统定位接口电路和超声测距�？榉直鹩隒PU连接，用于系统定位接口电路根据被测点的空间位置坐标进行定位搜索，并根据超声测距�？椴獾帽徊獾愕胶焱獠馕乱堑木嗬胫担圆獾玫奈露戎到胁钩ズ托拚馕戮嗬氪吹母郊游蟛睿焱獠馕碌ピ獾玫奈露戎敌藕糯偷紺PU，CPU再通过无线通信接口�？榇偷缴衔换�。
2.根据权利要求I所述的基于超声测距温度补偿的红外测温装置，其特征在于所述云台机械结构包括定位轴承(2)、滚动轴承(3)、环形垫板(4)、上、下底座(5，I)、侧板(6)、支撑架(7)、紧固板(11)、紧固卡(13)，所述上、下底座(5，I)之间从下至上依次连接定位轴承(2)、滚动轴承(3)和环形垫板(4)、上底座(5)上面装有垂直方向步进电机(15)，水平方向步进电机(8)通过步进电机紧固件(15)与环形垫板(4)和上底座(5)固定连接，上底座(5)上面两侧分别固定连接侧板(6)，侧板(6)上端外侧面上固定连接垂直方向步进电机(8)，两个侧板(6)上端之间连接有支撑架(7)，支撑架(7)两侧分别与垂直方向步进电机(16)的转轴连接，支撑架(7)上面中间通过紧固板(11)固定连接红外测温单元的红外测温仪(10)，旁边装有超声测距�？�(14)，红外测温仪(10)上面用紧固卡(13)固定连接激光指示器(12)，支撑架(7)侧板和上底座(5)侧面上分别装有定位开关(9)。
3.根据权利要求I所述的基于超声测距温度补偿的红外测温装置，其特征在于所述定位开关(9)为双金属片定位开关，中间设有绝缘层(20)，两侧贴有金属片(21)。
4.根据权利要求I所述的基于超声测距温度补偿的红外测温装置，其特征在于所述水平方向和垂直方向步进电机(8，16)为步距角为7.5°的步进电机，减速比1/120，并装有1/4细分驱动器。
全文摘要
本发明涉及一种基于超声测距温度补偿的红外测温装置，云台机械结构上面装有水平方向和垂直方向步进电机、红外测温单元、超声测距�？�、激光指示器，定位开关；云台机械结构通过激光指示器与控制系统与校准�？榱樱Ｗ疾问娲⒛？�、控制系统与校准�？�、系统定位接口电路和超声测距模块分别与CPU连接，红外测温单元将测得的温度值信号传送到CPU，CPU再通过无线通信接口�？榇偷缴衔换�。本发明能够对分布在空间各个位置的待测点进行非接触在线测温，精确度高，测量速度快；结构设计合理，将红外测温仪与精确定位技术相结合，实现空间多点温度在线监测，节约了成本。
文档编号G01J5/00GK102706457SQ20121016380
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者崔昊杨, 张华富, 朱武, 桂媛, 汤乃云, 马维亚 申请人:上海电力学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
