专利名称：一种轴承工作温度的测温装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种温度测量装置及测量方法，具体涉及一种轴承工作温度的测温装 置及测量方法。
背景技术：
在工业领域中大量存在发动机和其他的旋转式机械，这些机械的运行情况与其内 部轴承的工作状态密切相关，而内部轴承的工作温度是表征轴承工作状态的非常重要的参 数，因此需要对内部轴承的工作温度进行实时测量。目前对轴承的工作温度进行测量有两 种方法一种方法是将感温探头和轴承相接触，用感温探头感应轴承的温度并通过无线通 信的方法将数据传输到外部的记录装置，这种方法用感温探头直接感应轴承的工作温度， 在无线通信的信号状态好的情况下测量的精度能够保证，但是无线信号非常容易受到发动 机内部复杂的环境条件的干扰而不能保证测量的精度；另外由于带有无线通信装置导致该 测量装置的体积大，不方便安装；而且无线通信装置为了穿透轴承外部部件来发送信号，其 发射模块的功耗就需要高，由此导致容易过热无法胜任高速和长时间的测量。另一种方法 是进行间接测量，就是预先测量流经轴承的冷却液的温度或者其它相关量，然后通过相应 的数学模型分析出冷却液温度与轴承的工作温度之间的关系，从而间接推算出轴承的工作 温度，虽然这种方法的测量装置能够对高速旋转的轴承进行测量，测量时间也不受限制。但 是作为一种间接的测量方法，它的测量精度很大程度上取决于所采用的数学模型与现实环 境的相似程度，而现实中大部分高速旋转的轴承的工作环境非常复杂，各种边界条件难以 甚至是无法测量，因此数学模型的精确程度非常有限，从而使得测温结果的准确性差。

发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轴承工作温度的 测温装置及测量方法，该装置由感温探头、温度测量控制器、离心力开关或转速开关、线性 稳压器或电源管理芯片、数据存储芯片以及绝热材料组成测温和记录系统，另外装置中还 有由通信接口以及计算机组成的温度数据读出和显示系统，通过测温和记录系统在线测量 轴承的工作温度并记录，测量结束之后读取温度数据并存储，还能通过温度数据读出和显 示系统显示测量温度数据，保证了精确有效的测量出轴承的工作温度，同时该装置体积小、 易于安装、功耗低并能够在高速轴承的工作环境中进行长时间的测量。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种轴承工作温度的测温装置，包括与轴承旋转部位相接触的感温探头1，所述的 感温探头1的输出端口 22与温度测量控制器2的输入端口 23相连接，所述的温度测量控 制器2由信号放大与滤波电路7、A/D转换电路8以及微处理器MCU9和它们之间的连接构 成，温度测量控制器2的输入端口 23和其信号放大与滤波电路7的输入端42相连接，信号 放大与滤波电路7的输出端43和A/D转换电路8的输入端44相连接，A/D转换电路8的 输出端45和微处理器MCU9的输入端口 46相连接，微处理器MCU9的输出端口 47和温度测量控制器2的输出端口 24相连接，微处理器MCU9的控制端口 48和温度测量控制器2的 控制端口 26相连接，微处理器MCU9的使能端口 49和温度测量控制器2的使能端口 28相 连接，微处理器MCU9的电源端口 50和温度测量控制器2的电源端口 34相连接，微处理器 MCU9内有低功耗模块、采集温度数据模块、延时模块以及测量结束判断模块，温度测量控制 器2的输出端口 24与数据存储芯片3的输入端口 25相连接，温度测量控制器2的控制端 口 26与电源管理芯片4的使能端口 31和数据存储芯片3的使能端口 32相连接，电源管理 芯片4中有初始化模块，温度测量控制器2的使能端口 28与转速开关5的输出端口 27相 连接，转速开关5的转速触头和轴承的旋转部位相接触，温度测量控制器2的电源端口 34、 感温探头1的电源端口 33、数据存储芯片3的电源端口 35以及转速开关5的电源端口 36 与电源管理芯片4的输出端口 21相连接，在电源管理芯片4、温度测量控制器2、数据存储 芯片3以及转速开关5之间用绝热材料6填充，这样的感温探头1、温度测量控制器2、数据 存储芯片3、电源管理芯片4以及转速开关5和它们之间的连接构成了测温和记录系统；测 温和记录系统中的数据存储芯片3的数据输出端口 38和单片机10的数据输入端口 39相 连接，单片机10内部有数据读出和显示模块，单片机10的数据输出端口 40和计算机11的 数据通信端口 41相连接，这样的单片机10以及计算机11和它们之间的连接构成了温度数 据读出和显示系统。所述的转速开关5可以用离心力开关代替。所述的电源管理芯片4可以用线性稳压器代替。上述的测量轴承工作温度的测温装置的测量方法，步骤如下步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片4上电启动其初始化模块，初始化模块驱 动输出端口 21向温度测量控制器2中的微处理器MCU9以及转速开关5供电启动，另外在 转速开关5上预设临界启动转速值；步骤2 休眠阶段，即微处理器MCU9供电启动时调用其低功耗模块将微处理器9 置于低功耗状态；步骤3 开始工作判断阶段，即当转速开关5没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关5接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界启 动转速值时，转速开关5导通并通过其输出端口 27向温度测量控制器2的使能端口 28发 出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，从而退出低功耗状 态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，首先将启 动感温探头电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26 发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过驱动感温探 头1的电源端口 33，向感温探头1供电，感温探头1通过接触轴承旋转部位将轴承的工作温 度电信号通过输出端口 22经温度测量控制器2的输入端口 23发送至信号放大与滤波电路 7的输入端42，经过信号放大与滤波电路7对该轴承的工作温度电信号的放大滤波处理，处 理后的工作温度电信号经信号放大与滤波电路7的输出端43发送至A/D转换电路8的输 入端44，对该信号进行模数转换，将转换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路8 的输出端45发送至微处理器MCU9的输入端口 46，由此微处理器MCU9调用其温度转换模块 将工作温度数字数据均化后得到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微处理器MCU9的寄存器中，然后将启动数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9的控制端 口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源 管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，向数据存储芯片3供电，随 后实时的轴承的工作温度数据通过微处理器MCU9的输出端口 47经温度测量控制器2的输 出端口 24发送至数据存储芯片3的输入端口 25，由数据存储芯片3对该数据进行保存，保 存完毕后，微处理器MCU9清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭数据存储芯片电源指令通 过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片 4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35， 将数据存储芯片3断电；步骤5 延时阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其 延时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU9内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU9调用测量结束判断模块来检查数据 存储芯片3中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 7，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤4循环操作；步骤7 停止阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态；步骤8 数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机11并接通单片机 10，通过单片机10内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片3的数据输出端 口 38将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机10的数据输入端口 39，随即又通过单 片机10的数据输出端口 40将该数据发送到计算机11的数据通信端口 41并显示在计算机 11的显示屏上。上述的测量轴承工作温度的测温装置的测量方法，还可以是包括步骤如下的方 法步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片4上电启动其初始化模块，初始化模块驱 动输出端口 21向温度测量控制器2中的微处理器MCU9以及转速开关5供电启动，另外在 转速开关5上预设临界启动转速值；步骤2 休眠阶段，即微处理器MCU9供电启动时调用其低功耗模块将微处理器9 置于低功耗状态；步骤3 开始工作判断阶段，即当转速开关5没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关5接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界启 动转速值时，转速开关5导通并通过其输出端口 27向温度测量控制器2的使能端口 28发 出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，从而退出低功耗状 态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，首先将启 动感温探头电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26 发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过驱动感温探 头1的电源端口 33，向感温探头1供电，感温探头1通过接触轴承旋转部位将轴承的工作温 度电信号通过输出端口 22经温度测量控制器2的输入端口 23发送至信号放大与滤波电路 7的输入端42，经过信号放大与滤波电路7对该轴承的工作温度电信号的放大滤波处理，处 理后的工作温度电信号经信号放大与滤波电路7的输出端43发送至A/D转换电路8的输入端44，对该信号进行模数转换，将转换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路8 的输出端45发送至微处理器MCU9的输入端口 46，由此微处理器MCU9调用其温度转换模块 将工作温度数字数据均化后得到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微 处理器MCU9的寄存器中，然后判断该寄存器是否已存满，如果寄存器未满，转入步骤5，如 果寄存器已满，就启动数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测 量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输 出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，向数据存储芯片3供电，随后实时的轴承的 工作温度数据通过微处理器MCU9的输出端口 47经温度测量控制器2的输出端口 24发送至 数据存储芯片3的输入端口 25，由数据存储芯片3对该数据进行保存，保存完毕后，微处理 器MCU9清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9 的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31， 由此电源管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，将数据存储芯片3 断电；步骤5 延时阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其 延时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU9内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU9调用测量结束判断模块来检查数据 存储芯片3中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 7，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤4循环操作；步骤7 停止阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态；步骤8 数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机11并接通单片机 10，通过单片机10内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片3的数据输出端 口 38将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机10的数据输入端口 39，随即又通过单 片机10的数据输出端口 40将该数据发送到计算机11的数据通信端口 41并显示在计算机 11的显示屏上。本发明的一种测量轴承工作温度的测温装置及测量方法，由于采用与轴承旋转部 位相接触的感温探头1的接触式测温方法，并结合温度测量控制器2的放大、滤波以及数字 化处理轴承工作信号的方法使得测温准确，且不会出现无线通信的信号干扰的缺点；同时 整个测温装置电路设计简单，使得整个装置的易于安装；采用测量方法中的微处理器MCU9 控制下的分部件供电方式，使得整个装置的功耗低；通过绝热材料的隔离作用，该装置能耐 受高温和大转速的工作条件，并能保持长时间的精确测量实时的轴承工作温度。


图1是本发明的测温和记录系统的结构示意图。图2是本发明的温度测量控制器的结构示意图。图3是本发明的温度数据读出和显示系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作更详细的说明。实施例1
如图1、图2和图3所示，测量轴承工作温度的测温装置，包括与轴承旋转部位相 接触的感温探头1，所述的感温探头1的输出端口 22与温度测量控制器2的输入端口 23 相连接，所述的温度测量控制器2由信号放大与滤波电路7、A/D转换电路8以及微处理器 MCU9和它们之间的连接构成，温度测量控制器2的输入端口 23和其信号放大与滤波电路7 的输入端42相连接，信号放大与滤波电路7的输出端43和A/D转换电路8的输入端44相 连接，A/D转换电路8的输出端45和微处理器MCU9的输入端口 46相连接，微处理器MCU9 的输出端口 47和温度测量控制器2的输出端口 24相连接，微处理器MCU9的控制端口 48 和温度测量控制器2的控制端口 26相连接，微处理器MCU9的使能端口 49和温度测量控制 器2的使能端口 28相连接，微处理器MCU9的电源端口 50和温度测量控制器2的电源端口 34相连接，微处理器MCU9内有低功耗模块、采集温度数据模块、延时模块以及测量结束判 断模块，温度测量控制器2的输出端口 24与数据存储芯片3的输入端口 25相连接，温度测 量控制器2的控制端口 26与电源管理芯片4的使能端口 31和数据存储芯片3的使能端口 32相连接，电源管理芯片4中有初始化模块，温度测量控制器2的使能端口 28与转速开关 5的输出端口 27相连接，转速开关5的转速触头和轴承的旋转部位相接触，温度测量控制器 2的电源端口 34、感温探头1的电源端口 33、数据存储芯片3的电源端口 35以及转速开关 5的电源端口 36与电源管理芯片4的输出端口 21相连接，在电源管理芯片4、温度测量控 制器2、数据存储芯片3以及转速开关5之间用绝热材料6填充，这样的感温探头1、温度测 量控制器2、数据存储芯片3、电源管理芯片4以及转速开关5和它们之间的连接构成了测 温和记录系统；测温和记录系统中的数据存储芯片3的数据输出端口 38和单片机10的数 据输入端口 39相连接，单片机10内部有数据读出和显示模块，单片机10的数据输出端口 40和计算机11的数据通信端口 41相连接，这样的单片机10以及计算机11和它们之间的 连接构成了温度数据读出和显示系统。本实施例的测量轴承工作温度的测温装置的测量方法，步骤如下步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片4上电启动其初始化模块，初始化模块驱 动输出端口 21向温度测量控制器2中的微处理器MCU9以及转速开关5供电启动，另外在 转速开关5上预设临界启动转速值；步骤2 休眠阶段，即微处理器MCU9供电启动时调用其低功耗模块将微处理器9 置于低功耗状态；步骤3 开始工作判断阶段，即当转速开关5没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关5接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界启 动转速值时，转速开关5导通并通过其输出端口 27向温度测量控制器2的使能端口 28发 出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，从而退出低功耗状 态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，首先将启 动感温探头电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26 发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过驱动感温探 头1的电源端口 33，向感温探头1供电，感温探头1通过接触轴承旋转部位将轴承的工作温 度电信号通过输出端口 22经温度测量控制器2的输入端口 23发送至信号放大与滤波电路 7的输入端42，经过信号放大与滤波电路7对该轴承的工作温度电信号的放大滤波 理，处理后的工作温度电信号经信号放大与滤波电路7的输出端43发送至A/D转换电路8的输 入端44，对该信号进行模数转换，将转换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路8 的输出端45发送至微处理器MCU9的输入端口 46，由此微处理器MCU9调用其温度转换模块 将工作温度数字数据均化后得到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微 处理器MCU9的寄存器中，然后将启动数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9的控制端 口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源 管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，向数据存储芯片3供电，随 后实时的轴承的工作温度数据通过微处理器MCU9的输出端口 47经温度测量控制器2的输 出端口 24发送至数据存储芯片3的输入端口 25，由数据存储芯片3对该数据进行保存，保 存完毕后，微处理器MCU9清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭数据存储芯片电源指令通 过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片 4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35， 将数据存储芯片3断电；步骤5 延时阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其 延时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU9内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU9调用测量结束判断模块来检查数据 存储芯片3中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 7，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤4循环操作；步骤7 停止阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态；步骤8 数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机11并接通单片机 10，通过单片机10内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片3的数据输出端 口 38将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机10的数据输入端口 39，随即又通过单 片机10的数据输出端口 40将该数据发送到计算机11的数据通信端口 41并显示在计算机 11的显示屏上。实施例2 如图1、图2和图3所示，测量轴承工作温度的测温装置，包括与轴承旋转部位相 接触的感温探头1，所述的感温探头1的输出端口 22与温度测量控制器2的输入端口 23 相连接，所述的温度测量控制器2由信号放大与滤波电路7、A/D转换电路8以及微处理器 MCU9和它们之间的连接构成，温度测量控制器2的输入端口 23和其信号放大与滤波电路7 的输入端42相连接，信号放大与滤波电路7的输出端43和A/D转换电路8的输入端44相 连接，A/D转换电路8的输出端45和微处理器MCU9的输入端口 46相连接，微处理器MCU9 的输出端口 47和温度测量控制器2的输出端口 24相连接，微处理器MCU9的控制端口 48 和温度测量控制器2的控制端口 26相连接，微处理器MCU9的使能端口 49和温度测量控制 器2的使能端口 28相连接，微处理器MCU9的电源端口 50和温度测量控制器2的电源端口 34相连接，微处理器MCU9内有低功耗模块、采集温度数据模块、延时模块以及测量结束判 断模块，温度测量控制器2的输出端口 24与数据存储芯片3的输入端口 25相连接，温度 测 量控制器2的控制端口 26与电源管理芯片4的使能端口 31和数据存储芯片3的使能端口 32相连接，电源管理芯片4中有初始化模块，温度测量控制器2的使能端口 28与转速开关 5的输出端口 27相连接，转速开关5的转速触头和轴承的旋转部位相接触，温度测量控制器2的电源端口 34、感温探头1的电源端口 33、数据存储芯片3的电源端口 35以及转速开关 5的电源端口 36与电源管理芯片4的输出端口 21相连接，在电源管理芯片4、温度测量控 制器2、数据存储芯片3以及转速开关5之间用绝热材料6填充，这样的感温探头1、温度测 量控制器2、数据存储芯片3、电源管理芯片4以及转速开关5和它们之间的连接构成了测 温和记录系统；测温和记录系统中的数据存储芯片3的数据输出端口 38和单片机10的数 据输入端口 39相连接，单片机10内部有数据读出和显示模块，单片机10的数据输出端口 40和计算机11的数据通信端口 41相连接，这样的单片机10以及计算机11和它们之间的 连接构成了温度数据读出和显示系统。
本实施例的测量轴承工作温度的测温装置的测量方法，步骤如下步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片4上电启动其初始化模块，初始化模块驱 动输出端口 21向温度测量控制器2中的微处理器MCU9以及转速开关5供电启动，另外在 转速开关5上预设临界启动转速值；步骤2 休眠阶段，即微处理器MCU9供电启动时调用其低功耗模块将微处理器9 置于低功耗状态；步骤3 开始工作判断阶段，即当转速开关5没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关5接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界启 动转速值时，转速开关5导通并通过其输出端口 27向温度测量控制器2的使能端口 28发 出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，从而退出低功耗状 态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU9调用其采集温度数据模块，首先将启 动感温探头电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26 发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输出端口 21通过驱动感温探 头1的电源端口 33，向感温探头1供电，感温探头1通过接触轴承旋转部位将轴承的工作温 度电信号通过输出端口 22经温度测量控制器2的输入端口 23发送至信号放大与滤波电路 7的输入端42，经过信号放大与滤波电路7对该轴承的工作温度电信号的放大滤波处理，处 理后的工作温度电信号经信号放大与滤波电路7的输出端43发送至A/D转换电路8的输 入端44，对该信号进行模数转换，将转换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路8 的输出端45发送至微处理器MCU9的输入端口 46，由此微处理器MCU9调用其温度转换模块 将工作温度数字数据均化后得到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微 处理器MCU9的寄存器中，然后判断该寄存器是否已存满，如果寄存器未满，转入步骤5，如 果寄存器已满，就启动数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9的控制端口 48经温度测 量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31，由此电源管理芯片4的输 出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，向数据存储芯片3供电，随后实时的轴承的 工作温度数据通过微处理器MCU9的输出端口 47经温度测量控制器2的输出端口 24发送至 数据存储芯片3的输入端口 25，由数据存储芯片3对该数据进行保存，保存完毕后，微处理 器MCU9清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU9 的控制端口 48经温度测量控制器2的控制端口 26发送到电源管理芯片4的使能端口 31， 由此电源管理芯片4的输出端口 21通过数据存储芯片3的电源端口 35，将数据存储芯片3 断电；
步骤5 延时阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其 延时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU9内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU9调用测量结束判断模块来检查数据 存储芯片3中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 7，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤4循环操作；
步骤7 停止阶段，即微处理器MCU9调用低功耗模块进入低功耗状态；步骤8 数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机11并接通单片机 10，通过单片机10内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片3的数据输出端 口 38将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机10的数据输入端口 39，随即又通过单 片机10的数据输出端口 40将该数据发送到计算机11的数据通信端口 41并显示在计算机 11的显示屏上。采用本发明的实施例1和实施例2，由于与轴承旋转部位相接触的感温探头1的 接触式测温方法，并结合温度测量控制器2的放大、滤波以及数字化处理轴承工作信号的 方法使得测温准确，且不会出现无线通信的信号干扰的缺点；同时整个测温装置电路设计 简单，使得整个装置的易于安装；采用测量方法中的微处理器MCU9控制下的分部件供电方 式，使得整个装置的功耗低；通过绝热材料的隔离作用，该装置能耐受高温和大转速的工作 条件，并能保持长时间的精确测量实时的轴承工作温度。另外，实施例2和实施例1相比较，实施例2的优点在于不是每次采集完数据后都 将数据写入数据存储芯片3，所以更加节电，适用于对功耗比较敏感的场合，但是其微处理 器MCU9的控制方法复杂，对微处理器MCU9的存储空间的容量要求较高；而实施例1的优点 在于微处理器MCU9的控制方法简单，适用于对功耗不敏感，但是微处理器MCU9的存储小的 场合。
权利要求
一种轴承工作温度的测温装置，包括与轴承旋转部位相接触的感温探头1，其特征在于所述的感温探头(1)的输出端口(22)与温度测量控制器(2)的输入端口(23)相连接，所述的温度测量控制器(2)由信号放大与滤波电路(7)、A/D转换电路(8)以及微处理器MCU(9)和它们之间的连接构成，温度测量控制器(2)的输入端口(23)和其信号放大与滤波电路(7)的输入端(42)相连接，信号放大与滤波电路(7)的输出端(43)和A/D转换电路(8)的输入端(44)相连接，A/D转换电路(8)的输出端(45)和微处理器MCU(9)的输入端口(46)相连接，微处理器MCU(9)的输出端口(47)和温度测量控制器(2)的输出端口(24)相连接，微处理器MCU(9)的控制端口(48)和温度测量控制器(2)的控制端口(26)相连接，微处理器MCU(9)的使能端口(49)和温度测量控制器(2)的使能端口(28)相连接，微处理器MCU(9)的电源端口(50)和温度测量控制器(2)的电源端口(34)相连接，微处理器MCU(9)内有低功耗模块、采集温度数据模块、延时模块以及测量结束判断模块，温度测量控制器(2)的输出端口(24)与数据存储芯片(3)的输入端口(25)相连接，温度测量控制器(2)的控制端口(26)与电源管理芯片(4)的使能端口(31)和数据存储芯片(3)的使能端口(32)相连接，电源管理芯片(4)中有初始化模块，温度测量控制器(2)的使能端口(28)与转速开关(5)的输出端口(27)相连接，转速开关(5)的转速触头和轴承的旋转部位相接触，温度测量控制器(2)的电源端口(34)、感温探头(1)的电源端口(33)、数据存储芯片(3)的电源端口(35)以及转速开关(5)的电源端口(36)与电源管理芯片(4)的输出端口(21)相连接，在电源管理芯片(4)、温度测量控制器(2)、数据存储芯片(3)以及转速开关(5)之间用绝热材料(6)填充，这样的感温探头(1)、温度测量控制器(2)、数据存储芯片(3)、电源管理芯片(4)以及转速开关(5)和它们之间的连接构成了测温和记录系统；测温和记录系统中的数据存储芯片(3)的数据输出端口(38)和单片机(10)的数据输入端口(39)相连接，单片机(10)内部有数据读出和显示模块，单片机(10)的数据输出端口(40)和计算机(11)的数据通信端口(41)相连接，这样的单片机(10)以及计算机(11)和它们之间的连接构成了温度数据读出和显示系统。
2.根据权利要求1所述的一种测量轴承工作温度的测温装置，其特征在于所述的转 速开关(5)可以用离心力开关代替。
3.根据权利要求1所述的一种测量轴承工作温度的测温装置，其特征在于所述的电 源管理芯片4可以用线性稳压器代替。
4.一种采用权利要求1所述的测温装置测量轴承温度的方法，其特征在于，步骤如下步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片(4)上电启动其初始化模块，初始化模块驱动输出端口(21)向温度测量控制器(2)中的微处理器MCU(9)以及转速开关(5)供电启动， 另外在转速开关(5)上预设临界启动转速值；步骤2:休眠阶段，即微处理器MCU(9)供电启动时调用其低功耗模块将微处理器(9) 置于低功耗状态；步骤3:开始工作判断阶段，即当转速开关(5)没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关(5)接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界 启动转速值时，转速开关(5)导通并通过其输出端口(27)向温度测量控制器2的使能端口 (28)发出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU(9)调用其采集温度数据模块，从而退出 低功耗状态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU (9)调用其采集温度数据模块，首先将启动 感温探头电源指令通过微处理器MCU (9)的控制端口(48)经温度测量控制器(2)的控制 端口(26)发送到电源管理芯片(4)的使能端口(31)，由此电源管理芯片(4)的输出端口 (21)通过驱动感温探头(1)的电源端口(33)，向感温探头(1)供电，感温探头(1)通过接 触轴承旋转部位将轴承 的工作温度电信号通过输出端口(22)经温度测量控制器(2)的输 入端口(23)发送至信号放大与滤波电路(7)的输入端(42)，经过信号放大与滤波电路(7) 对该轴承的工作温度电信号的放大滤波处理，处理后的工作温度电信号经信号放大与滤波 电路⑵的输出端(43)发送至A/D转换电路⑶的输入端(44)，对该信号进行模数 转换， 将转换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路⑶的输出端(45)发送至微处理 器MCU9的输入端口(46)，由此微处理器MCU (9)调用其温度转换模块将工作温度数字数据 均化后得到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微处理器MCU(9)的寄 存器中，然后将启动数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU(9)的控制端口(48)经温度 测量控制器⑵的控制端口(26)发送到电源管理芯片⑷的使能端口(31)，由此电源管 理芯片(4)的输出端口(21)通过数据存储芯片(3)的电源端口(35)，向数据存储芯片(3) 供电，随后实时的轴承的工作温度数据通过微处理器MCU(9)的输出端口(47)经温度测量 控制器2的输出端口(24)发送至数据存储芯片(3)的输入端口(25)，由数据存储芯片(3) 对该数据进行保存，保存完毕后，微处理器MCU(9)清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭 数据存储芯片电源指令通过微处理器MCU (9)的控制端口(48)经温度测量控制器(2)的控 制端口(26)发送到电源管理芯片(4)的使能端口(31)，由此电源管理芯片(4)的输出端口 (21)通过数据存储芯片(3)的电源端口(35)，将数据存储芯片(3)断电；步骤5 延时阶段，即微处理器MCU (9)调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其延 时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU(9)内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU (9)调用测量结束判断模块来检查数据存 储芯片(3)中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 (7)，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤(4)循环操作；步骤7 停止阶段，即微处理器MCU (9)调用低功耗模块进入低功耗状态； 步骤8:数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机(11)并接通单片机 (10)，通过单片机(10)内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片(3)的数据 输出端口(38)将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机(10)的数据输入端口(39)， 随即又通过单片机(10)的数据输出端口(40)将该数据发送到计算机(11)的数据通信端 口(41)并显示在计算机(11)的显示屏上。
5. 一种采用权利要求1所述的测温装置测量轴承温度的方法，其特征在于，步骤如下 步骤1 初始化阶段，即给电源管理芯片(4)上电启动其初始化模块，初始化模块驱动 输出端口(21)向温度测量控制器(2)中的微处理器MCU(9)以及转速开关(5)供电启动， 另外在转速开关5上预设临界启动转速值；步骤2 休眠阶段，即微处理器MCU(9)供电启动时调用其低功耗模块将微处理器(9) 置于低功耗状态；步骤3 开始工作判断阶段，即当转速开关(5)没有接收到轴承旋转部位的转速信号 时，持续休眠阶段，而当转速开关(5)接收到轴承旋转部位的转速信号并大于其预设临界启动转速值时，转速开关(5)导通并通过其输出端口(27)向温度测量控制器2的使能端口 (28)发出中断低功耗状态信号，随后微处理器MCU(9)调用其采集温度数据模块，从而退出 低功耗状态；步骤4 数据采集阶段，即通过微处理器MCU (9)调用其采集温度数据模块，首先将启动 感温探头电源指令通过微处理器MCU (9)的控制端口(48)经温度测量控制器(2)的控制端 口(26)发送到电源管理芯片⑷的使能端口(31)，由此电源管理芯片(4)的输出端口(21) 通过驱动感温探头(1)的电源端口(33)，向感温探头(1)供电，感温探头(1)通过接触轴 承旋转部位将轴承的工作温度电信号通过输出端口(22)经温度测量控制器(2)的输入端 口(23)发送至信号放大与滤波电路(7)的输入端(42)，经过信号放大与滤波电路(7)对该 轴承的工作温度电信号的放大滤波处理，处理后的工作温度电信号经信号放大与滤波电路 (7)的输出端(43)发送至A/D转换电路(8)的输入端(44)，对该信号进行模数转换，将转 换后的轴承的工作温度数字数据通过A/D转换电路8的输出端45发送至微处理器MCU9的 输入端口(46)，由此微处理器MCU(9)调用其温度转换模块将工作温度数字数据均化后得 到实时的轴承的工作温度数据，并将该工作温度数据存于微处理器MCU(9)的寄存器中，然 后判断该寄存器是否已存满，如果寄存器未满，转入步骤5，如果寄存器已满，就启动数据存 储芯片电源指令通过微处理器MCU (9)的控制端口(48)经温度测量控制器(2)的控制端口 (26)发送到电源管理芯片(4)的使能端口(31)，由此电源管理芯片(4)的输出端口(21) 通过数据存储芯片(3)的电源端口(35)，向数据存储芯片(3)供电，随后实时的轴承的工作 温度数据通过微处理器MCU (9)的输出端口(47)经温度测量控制器2的输出端口(24)发 送至数据存储芯片(3)的输入端口(25)，由数据存储芯片(3)对该数据进行保存，保存完毕 后，微处理器MCU(9)清除掉其寄存器中的该数据，并将关闭数据存储芯片电源指令通过微 处理器MCU (9)的控制端口(48)经温度测量控制器(2)的控制端口(26)发送到电源管理 芯片(4)的使能端口(31)，由此电源管理芯片(4)的输出端口(21)通过数据存储芯片(3) 的电源端口(35)，将数据存储芯片(3)断电；步骤5 延时阶段，即微处理器MCU (9)调用低功耗模块进入低功耗状态，随后调用其延 时模块，延迟等待持续的时间为微处理器MCU(9)内部的定时器设定的采样时间间隔；步骤6 测量结束判断阶段，即微处理器MCU (9)调用测量结束判断模块来检查数据存 储芯片(3)中的数据量是否达到设定的值，如果达到，表明采集过程已经完成，则转到步骤 (7)，如果数据量尚未达到预设值，则转到步骤(4)循环操作；步骤7 停止阶段，即微处理器MCU (9)调用低功耗模块进入低功耗状态； 步骤8:数据读取阶段，即当温度测量工作结束后，启动计算机(11)并接通单片机 (10)，通过单片机(10)内部的数据读出和显示模块驱动模块驱动数据存储芯片(3)的数据输出端口(38)将测量得到的轴承工作温度数据发送到单片机(10)的数据输入端口(39)， 随即又通过单片机(10)的数据输出端口(40)将该数据发送到计算机(11)的数据通信端 口(41)并显示在计算机(11)的显示屏上。
全文摘要
一种轴承工作温度的测温装置及测量方法，该装置由感温探头、温度测量控制器、离心力开关或转速开关、线性稳压器或电源管理芯片、数据存储芯片以及绝热材料组成测温和记录系统，另外装置中还有由通信接口以及计算机组成的温度数据读出和显示系统，通过测温和记录系统在线测量轴承的工作温度并记录，测量结束之后读取温度数据并存储，还能通过温度数据读出和显示系统显示测量温度数据，保证了精确有效的测量出轴承的工作温度，同时该装置体积小、易于安装、功耗低并能够在高速轴承的工作环境中进行长时间的测量。
文档编号G01K7/00GK101852653SQ20101017629
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者刘文峰, 王伯雄, 秦垚, 罗秀芝, 赵博华 申请人:清华大学