专利名称：风筒出风口温度场的组合式测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量温度场的装置，具体涉及一种风筒出风口温度场的组合式测
量装置。
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(XD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。

实用新型内容本实用新型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，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，本实用新型所采用的技术方案是本实用新型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。与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是(1)本实用新型测量装置结合了接触式点群分布测量和非接触式面阵直接测量两 种测量方法的特性，实现对风筒出风口的温度场的组合测量；(2)本实用新型测量装置的 风靶、风筒和在线式红外热像仪均安装于导轨上，便于调整风筒和风靶的相对位置，进而能 够测量风筒出风口温度场各轴向截面的温度分布；(3)本实用新型测量装置的风靶由于与 水平轴旋转配合，因此可按一定角度旋转，能在保证在线式红外热像仪的测温精度的前提 下测量风筒出风口温度场各个斜截面温度的分布；(4)本实用新型可用测温精度和稳定性 较高的接触式点群分布测量结果修正非接触式面阵直接测量结果，能够精确测量风筒出风 口温度场各截面的温度分布和温度场的特征参数，克服了现有技术无法测得风筒出风口温 度场的精确温度分布与温度场特征的不足。

图1是本实用新型测量装置的示意图。图2是本实用新型测量装置的工作原理示意图。图中1、底座，2、导轨，3、表面嵌有热电偶的风靶，4、风筒，5、在线式红外热像仪， 6、多路采集仪，7、上位机，8、第一支架，81、水平轴，9、第二支架，10、第三支架，11、热电偶连 接总线，12、RJ-45数据线，13、RS-232数据线，14、热电偶。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1、图2所示，本实用新型测量装置包括底座1、导轨2、嵌有热电偶14的风靶 3、风筒4、在线式红外热像仪5、第一支架8、第二支架9、第三支架10、多路采集仪6和上位 机7。其中，导轨2固定在底座1上；第一支架8设有水平轴81，风靶3安装于水平轴81上， 水平轴81穿过风靶3的几何中心且水平轴81与风靶3的法线垂直，风靶3与水平轴81为 旋转配合。第一支架8、第二支架9、第三支架10分别安装在导轨2上且与导轨2形成滑动 配合。风筒4固定于第二支架9上，由此风筒4通过第二支架9安装在导轨2上；同样，在 线式红外热像仪5通过第三支架10安装在导轨2上。风筒4位于风靶3和在线式红外热 像仪5之间，风筒4的中心线穿过风靶3的几何中心，且风筒4的出风口与风靶3上的热电 偶14的测量端相对。在线式红外热像仪5的镜头与风靶3上的热电偶14的测量端相对， 在线式红外热像仪5的镜头的光轴穿过风靶3的几何中心；在线式红外热像仪5的镜头位 于风筒4的出风口的上方；风靶3上的热电偶14与多路采集仪6电连接，多路采集仪6与 上位机7通过RJ-45数据线连接，上位机7与在线式红外热像仪5通过RJ-45数据线连接。图2所示的本实用新型测量装置中的风靶3为矩形，由于风靶3与水平轴81为旋 转配合，因此风靶3能够绕第一支架8上的水平轴81旋转。风靶81的表面嵌有若干个热电 偶14，热电偶14的数量及其在风靶3上的分布位置可按照具体需求设定，一般不少于5个。 热电偶14安装之前应先进行标定，并获得相应的修正表，以便在测温时进行修正。因红外 热像仪的测温精度受角度的影响，为了保证在线式红外热像仪5的测温精度满足设定要求(例如，相对误差可预先设定为低于2%)，可由角度实验确定风靶3的法线与在线式红外热 像仪5的光轴的夹角a的允许范围。作为本实用新型的一种实施方式，风靶3由1.6毫米 厚的玻璃环氧树脂板制成，热电偶14采用K型热电偶，在线式红外热像仪5可用浙江大立 科技股份有限公司生产的DM-60S热像仪。在本实施方式的实验设备条件下，由角度测温实 验可得到表1所示的DM-60S热像仪在70°C时红外测温误差随角度a的变化情况。由表1 所示的实验结果可以确定，在本实施例中，风靶3的法线与在线式红外热像仪5的光轴的夹 角a的允许范围在-50度到50度之间。为了保证风筒4出风口的中心线通过风靶3的几 何中心，并且在线式红外热像仪5的有效视野不被风筒4遮挡，在线式红外热像仪5的安装 高度应高于风筒4的安装高度，即使在线式红外热像仪5的镜头位于风筒4的出风口的上 方。本实用新型可通过调整在线式红外热像仪5与风靶3的相对位置，以及在线式红外热 像仪5与水平面的夹角0，使得在线式红外热像仪5的光轴通过风靶3的几何中心。本实 用新型通过在导轨2上移动调整风筒4或风靶3来调节两者的相对位置，可以测量风筒出 风口温度场各轴向截面的温度分布。本实用新型测量装置的风靶3由于与水平轴81旋转 配合，因此风靶3可绕水平轴81按一定角度旋转，能在保证在线式红外热像仪5的测温精 度的前提下测量风筒4出风口温度场的各个斜截面温度的分布。利用本实用新型的组合式测量装置测量风筒出风口温度场的方法如下1)进行在线式红外热像仪5的角度测温实验，确定风靶3的法线与在线式红外热 像仪5的光轴之间的夹角a的允许范围，以使在线式红外热像仪5的测温精度满足设定要 求。表1示出了在本实用新型一种实施例中，由角度测温实验得到的DM-60S热像仪在 70°C时红外测温误差随角度a的变化情况。由表1的实验结果可以确定，在本实施例中， 设定在线式红外热像仪5测温精度低于2 %，此时风靶3的法线与在线式红外热像仪5的光 轴的夹角a的允许范围在-50度到50度之间。表1 DM-60S热像仪在70°C时红外测温误差随角度的变化
权利要求1. 一种风筒出风口温度场的组合式测量装置，其特征在于包括底座(1)、导轨(2)、嵌 有热电偶(14)的风靶(3)、风筒(4)、在线式红外热像仪(5)、第一支架(8)、第二支架(9)、 第三支架(10)、多路采集仪(6)和上位机(7)；导轨(2)固定在底座(1)上；第一支架(8) 安装在导轨⑵上，风筒⑷通过第二支架(9)安装在导轨(2)上，在线式红外热像仪(5) 通过第三支架(10)安装在导轨(2)上；第一支架(8)、第二支架(9)、第三支架(10)分别与 导轨(2)滑动配合；第一支架(8)设有水平轴(81)，风靶(3)安装于水平轴(81)上，风靶 (3)与水平轴(81)为旋转配合，水平轴(81)穿过风靶(3)的几何中心且水平轴(81)与风 靶⑶的法线垂直；风筒⑷位于风靶⑶和在线式红外热像仪(5)之间，风筒⑷的出 风口与风靶⑶上的热电偶(14)的测量端相对，风筒⑷的中心线穿过风靶(3)的几何中 心；在线式红外热像仪(5)的镜头与风靶(3)上的热电偶(14)的测量端相对，在线式红外 热像仪(5)的镜头的光轴穿过风靶(3)的几何中心；在线式红外热像仪(5)的镜头位于风 筒⑷的出风口的上方；风靶⑶上的热电偶(14)与多路采集仪(6)电连接，多路采集仪 (6)与上位机(7)通过数据线连接，上位机(7)与在线式红外热像仪(5)通过数据线连接。
专利摘要本实用新型公开一种风筒出风口温度场的组合式测量装置。其中，导轨固定在底座上，第一支架、第二支架、第三支架安装在导轨上且与导轨形成滑动配合。风靶安装于第一支架的水平轴上且为旋转配合，水平轴穿过风靶几何中心且与风靶的法线垂直；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；风筒位于风靶和在线式红外热像仪间，风筒中心线穿过风靶的几何中心，风筒出风口以及在线式红外热像仪镜头与风靶上热电偶的测量端相对，在线式红外热像仪镜头的光轴穿过风靶的几何中心；在线式红外热像仪镜头位于风筒出风口上方；风靶上热电偶与多路采集仪电连接，多路采集仪、在线式红外热像仪分别与上位机通过数据线连接。
文档编号G01K7/02GK201788023SQ20102027241
公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者孙坚, 徐红伟, 邹超, 郑恩辉, 钟绍俊, 陈乐 , 高坚 申请人:中国计量学院