[发明专利]风筒出风口温度场的组合式测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量温度场的装置及方法，具体涉及一种风筒出风口温度场的组合式测量装置及方法。

背景技术

风筒是应用领域最多、普及最为广泛的电热类家用电器产品之一。基于不同的需求，风筒主要用于头发的干燥和整形，也可供实验室、理疗室及工业生产、美工等方面作局部干燥、加热和理疗之用。尽管，风筒可能用途不同、型式不同或功能不同，但是，其对温度场的温度分布是最重要的、设计和使用中必须要考虑的问题之一。对温度场的测量主要分为接触式点群分布测量和非接触式面阵直接测量。前者基于热平衡原理测量被测介质温度，空间分布的温度计(如热电偶或热电阻等)和被测介质直接接触，测温精度高；后者基于热辐射原理，主要包括红外辐射传感器和CCD工业相机等，常温时测温精度低，但适合非接触式温度场测量，实时性好，且测量过程不干扰被测温度场。

目前对风筒出风口温度场测量方法主要为基于接触式温度传感器(热电偶、热电阻等)的固定板上若干测试点的定点测量。这种接触式点群分布测量方法具有测试设备结构简单、价格低廉、测温精度高、受外界影响小等优点。但是，这种方法仅以少数几个测量点来表征温度场，无法测得温度场的全部特征。例如，当温度场极值区域没有设置测量点，温度场的极值温度就无法测得。另外，受到接触式温度传感器的响应时间限制，当风场或温度场发生变化时，这种测量方法无法实时获得温度场的变化信息。

红外辐射传感器虽然可直接测量具有一定面积的二维温度场(热电偶、热电阻等传统温度传感器只能测量单点的温度)，但受发射率、环境温度、大气湿度、测量距离、周围物体辐射等诸多因素影响，其测温精度往往难以满足实际测温需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风筒出风口温度场的组合式测量装置及方法，以用于实时精确测量风筒出风口温度场的温度分布和温度场的特征参数。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明风筒出风口温度场的组合式测量装置包括底座、导轨、嵌有热电偶的风靶、风筒、在线式红外热像仪、第一支架、第二支架、第三支架、多路采集仪和上位机；导轨固定在底座上；第一支架安装在导轨上，风筒通过第二支架安装在导轨上，在线式红外热像仪通过第三支架安装在导轨上；第一支架、第二支架、第三支架分别与导轨滑动配合；第一支架设有水平轴，风靶安装于水平轴上，风靶与水平轴为旋转配合，水平轴穿过风靶的几何中心且水平轴与风靶的法线垂直；风筒位于风靶和在线式红外热像仪之间，风筒的出风口与风靶上的热电偶的测量端相对，风筒的中心线穿过风靶的几何中心；在线式红外热像仪的镜头与风靶上的热电偶的测量端相对，在线式红外热像仪的镜头的光轴穿过风靶的几何中心；在线式红外热像仪的镜头位于风筒的出风口的上方；风靶上的热电偶与多路采集仪电连接，多路采集仪与上位机通过数据线连接，上位机与在线式红外热像仪通过数据线连接。

利用本发明的组合式测量装置测量风筒出风口温度场的方法是包括如下步骤：

1)进行在线式红外热像仪的角度测温实验，确定风靶的法线与在线式红外热像仪的光轴之间的夹角的允许范围，以使在线式红外热像仪的测温精度满足设定要求；

2)将风靶绕第一支架的水平轴旋转一角度后固定，使得风靶与竖直方向的夹角与步骤1)得到的风靶的法线与在线式红外热像仪的光轴之间的夹角的允许范围对应；

3)开启风筒的电源对风靶的出风口的温度场进行测量，上位机实时获取风靶上的各热电偶所测得的点温度以及在线式红外热像仪捕获到的风靶的红外温度图像；

4)上位机将采集到的风靶的红外温度图像按像素点转换为温度矩阵，再利用同一时刻由风靶上的各热电偶所测得的点温度与所述温度矩阵中对应的红外点温度的温度差的平均值对所述温度矩阵进行整体修正；

5)根据步骤4)得到的修正后的温度矩阵获得风靶的出风口的温度场特征，所述温度场特征包括平均温度、最高温度、最低温度、最大温度梯度、温度极值和温度极值点数目，最后将所述修正后的温度矩阵和温度场特征作为测量结果输出。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：