[发明专利]一种无源无线测温传感器及测温方法

权利要求书

1.一种无源无线测温传感器，其特征在于，包括电源模块、控制器、温度测量模块以及数据收发模块；电源模块包括包裹在电力导线(1)外侧的若干半导体温差发电片(3)，半导体温差发电片(3)两端设置散热器，半导体温差发电片(3)的两极为输出电源，并与能量收集电路相连；

能量收集电路，用于将半导体温差发电片(3)输出的直流电进行逆变、升压、整流和稳压，然后给后续电路供电并将电能存储在电容器中；

数据收发模块，包括红外数据发送模块和红外数据接收模块；

控制器，通过A/D数模转换电路采集温度测量模块输出的电压，并将其换为对应的温度数据，由红外数据发送模块向红外数据接收模块发送；

温度测量模块，采用铂电阻R_t，并通过非线性补偿和放大电路将采集到的信号输出至控制器；

所述散热器包括套设在半导体温差发电片(3)两端的支架环(5)，支架环(5)的外侧设置均压环(7)，且均压环(7)通过带有热管(6)的支架与支架环(5)相连；半导体温差发电片(3)的内外两侧均涂覆有导热硅胶(4)；热管(6)的内部充有工作液体，内部有吸液芯，由毛细多孔材料构成，热管(6)在热源的一端为蒸发端，另一端为冷凝端。

2.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述半导体温差发电片(3)采用环形布置的结构将电力导线(1)包裹，采用6个同型号串联的半导体温差发电片，半导体温差发电片在空间上组成环状结构。

3.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述半导体温差发电片(3)为平板结构，一面为散热面，另一面为吸热面；吸热面贴在承载高压大电流的电力导线表面，散热面与均压环和热管组成的散热器接触；半导体温差发电片(3)与电力导线(1)之间设置有铜质导热层(2)。

4.根据权利要求3所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述铜质导热层(2)的内表面加工为用于适应不同电力导线形状的圆形或矩形，外表面加工为圆形。

5.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述均压环(7)采用能够增大散热表面积同时改善周围电场分布的圆环形结构。

6.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述能量收集电路包括逆变升压电路、整流稳压电路以及电容器。

7.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述非线性补偿和放大电路包括3个运算放大器以及3个可变电阻；铂电阻R_t的两端分别接在运算放大器A₁的输出端和反相输入端上；运算放大器A₂的输出端通过可变电阻W₃连接到运算放大器A₁的反相输入端上；运算放大器A₃的反相输入端与运算放大器A₁的输出端相连；运算放大器A₁、运算放大器A₂和运算放大器A₃的正向输入端均接地；运算放大器A₃的输出端为输出电压V_O；

可变电阻W₃设置在正反馈支路，用于调整使输出线性化；可变电阻W₁设置在偏置支路，用于在温度为0℃时，调整可变电阻W₁使输出电压V_O为零；可变电阻W₂在放大支路上，用于在温度为最大量程时，调整可变电阻W₂使输出电压V_O为满量程。

8.根据权利要求1所述的无源无线测温传感器，其特征在于，所述控制器采用间歇式工作方式的低功耗单片机。

9.一种采用权利要求1所述的无源无线测温传感器的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)当储能电容器上的电压超过其系统工作电压，控制器自动复位开机，对控制器及其外围电路进行初始化设置；

2)若控制器是刚开机上电状态，则进入测温模式，然后执行步骤4)；

3)若控制器是从休眠状态唤醒，则需要对系统配置重新初始化，进入测温模式；

4)设置采样配置参数，对温度测量模块的输出电压进行采样；

5)将采样电压数据计算成对应的温度值；

6)通过红外数据发送模块发送温度数据；

7)设置外部寄存器的值，将时钟切换到外部低功耗时钟，控制器进入低功耗休眠模式，所有程序停止运行；当定时时间到时，控制器被自动唤醒，返回步骤3)。