一种非接触式的温度测量装置的制作方法

本实用新型涉及非接触式的温度检测领域，尤其涉及一种应用于电力及其他特种领域的温度测量装置。

背景技术：

为了能够远距离地输送电力，在输电前需要将电压升高，送至目的地后，又需要将电压降低。在这个过程中，变电站担任着升压和降压的角色。变电站是利用变压器来对电压进行升压和降压，而变压器的线圈在工作过程中会产生大量的热，使周围的温度升高。过高的环境温度会威胁到变电站设施的正常运行。因此，为保证变电站设施的安全运行，需要对变电站设施的温度进行实时的监控。

目前，测量温度的设备根据使用方式的不同可分为接触式和非接触式两类。一般应用较为广泛的是接触式测温设备。这类设备是利用热敏电阻、热电偶等温度传感器将温度信号转化为电压或电流信号。传感器通常直接通过导线与信号处理电路相连。信号处理电路将传感器输出的信号经过处理和计算后得到温度值。例如专利号ZL2014201063003公开的温度测量装置就是一种典型的接触式测温装置。但这种测温装置的温度传感器一般均为导体，应用在电力设备的温度测量中时，传感器需要与电力设备接触紧密，一旦接触点的绝缘效果不好，极易引发安全事故。非接触式测温设备测量时，电子器件无需直接与被测物体接触，安全性得到了提高，因此更适合于应用在一些比较危险的环境中。目前的非接触式测温设备一般都是利用红外线传感器进行测量。但红外线传感器受外界环境影响较大，传感器的温度以及传感器与被测物体间的距离都会影响测量的精度。为了提高测量精度，红外线传感器在使用时往往需要制冷，这给使用带来了不便，而且成本较高。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种非接触式的利用热敏液晶对温度的敏感特性配合图像处理技术并通过无线传输的一种实时测量温度的装置，能够实现在电力应用系统中实现温度的测量，保证人的安全，为电力系统的温度检测提供技术支持。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种非接触式温度测量装置分为温度传感和温度显示两部分，其中温度传感部分包括待测物体、温敏变色板、黑盒子、摄像头、闪光灯、前端控制模块、视频处理模块、无线发射 模块以及若干导线；温度显示部分包括无线接收模块、接收控制模块、图像处理模块、显示模块以及若干导线，其特征在于：所述的前端控制模块通过控制摄像头和闪光灯来获得视频信号，并通过视频处理模块和无线发射模块将视屏信号发送出去。所述的接收控制模块通过无线接收模块接收视频信号并通过图像处理模块获得图像信息，最后通过算法计算出温度并显示出来。

进一步的，所述温敏变色板为一块矩形的白色铝板，温敏变色板上喷涂了均匀的热敏液晶。

进一步的，所述黑盒子是一个封闭的空间，黑盒子底部是具有优良导热性能的材料。

进一步的，所述的温敏变色板放置在黑盒子的底部，且结合处涂有均匀的硅脂，以保证热量的传导。

进一步的，所述摄像头旁装有闪光灯，且闪光灯的显色系数在90以上，保证拍摄图像的真实性，提高温度测量的精度。

进一步的，所述闪光灯是带有凹面镜的闪光灯，可以提高照射在热敏液晶上光的均匀性，提高温度测量的精度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种非接触式的温度测量装置，该实用新型装置的电子器件不与被测物体直接接触，而且测试人员不用靠近测试现场，大大提高了测量过程的安全性。温度传感设备输出信号通过无线传送给温度显示设备，可以实现远程测量。一台温度显示设备可以对应多个温度传感设备，节约了成本。本实用新型装置还有测量精度高、响应速度快、适合对流换热面温度的特点。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型的温度传感部分的结构图；

图2是本实用新型的温度显示部分的结构图；

图3是本实用新型温度传感部分的原理框图；

图4是本实用新型温度显示模块的原理框图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

一种非接触式温度测量装置分为温度传感和温度显示两部分，其中温度传感部分包括待 测物体(1)、温敏变色板(2)、黑盒子(3)、摄像头(4)、闪光灯(5)、前端控制模块(8)、视频处理模块(10)、无线发射模块(12)以及若干导线(6、7、9、11)；温度显示部分包括无线接收模块(13)、接收控制模块(15)、图像处理模块(17)、显示模块(19)以及若干导线(14、16、18)。其特征在于：所述的前端控制模块(8)通过控制摄像头(4)和闪光灯(5)来获得视频信号，并通过视频处理模块(10)和无线发射模块(12)将视频信号发送出去。所述的接收控制模块(15)通过无线接收模块(13)接收视频信号并通过图像处理模块(17)获得图像信息，最后通过算法计算出温度并显示出来。待测物体(1)放在黑盒子(3)的底部，黑盒子(3)的底部上有一块温敏变色板(2)，摄像头(4)和闪光灯(5)放置在黑盒子(3)的内顶部，而且摄像头(4)和闪光灯(5)的方向都是朝着温敏变色板(2)的方向。摄像头(4)和前端控制模块(8)用导线(6)连接，闪光灯(5)和前端控制模块(8)用导线(7)连接，视频处理模块(10)和前端控制模块(8)用导线(9)连接，无线发射模块(12)和前端控制模块(8)用导线(11)连接。无线接收模块(13)用导线(14)连接到接收控制模块(15)，接收控制模块(15)通过导线(16)连接图像处理模块(17)，显示模块(19)则通过导线(18)连接接收控制模块(15)。前端控制模块(8)通过控制摄像头(4)和闪光灯(5)来拍摄图片，而且闪光灯(5)不应长时间打开，因为长时间的光照会影响温敏液晶的温度，从而产生对温度测量的干扰。温敏变色板(2)为一块矩形的白色铝板，温敏变色板上喷涂了均匀的热敏液晶。黑盒子(3)是一个封闭的空间，黑盒子底部是具有优良导热性能的材料。温敏变色板(2)放置在黑盒子(3)的底部，且结合处涂有均匀的硅脂，以保证热量的传导。摄像头(4)旁装有闪光灯，且闪光灯的显色系数在90以上，保证拍摄图像的真实性，提高温度测量的精度。闪光灯(5)是带有凹面镜的闪光灯，可以提高照射在热敏液晶上光的均匀性，提高温度测量的精度。视频解码模块(10)的功能是将模拟视频信号转换为数字视频信号。前端控制模块(8)的功能是控制闪光灯(5)，摄像头(4)，视频解码模块的解码(10)以及无线发射模块(12)的信号传输。前端控制模块(8)、视频解码模块(10)，无线发射模块(12)焊接在印刷电路板上。图像处理模块(17)的功能是提取图像中某一像素点的颜色信息并根据内置算法实现温度计算。无线接收模块(13)，图像处理模块(17)，接收控制模块(15)和显示模块(19)焊接在另一块印刷电路板上。

本实用新型的工作原理：

热敏液晶是一种能随着外界温度改变而改变颜色的材料。热敏液晶一般为胆甾醇及其衍生物。该类液晶分子呈扁平状，排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层面。多层分子逐渐扭转成螺旋线并沿着层的法线方向排列成螺旋形结构，其周期性的层间距称为螺距，螺距起衍射光栅的作用。随着温度升高，螺距变小，散射光波向短波移动，颜色相应从红色 变成紫色。当温度降低时，颜色又从紫色变成红色。我们通过图像技术将图像中三基色坐标值与温度的对应关系通过建立模型，可以拟合出热敏晶图像三基色坐标值与温度之间的关系。这样，我们就可以通过图像技术来测量温度了。

本实用新型的工作过程：在温敏变色板的一个表面上喷涂热敏液晶。为防止周围光线可能对辨色产生影响，温敏变色板四边都装上白色塑料板进行遮光。将温敏变色板的另一面涂抹导热硅脂后与待测物体接触。待测物体温度变化时，将引起温敏变色板上的液晶涂层的颜色发生改变。摄像头上安装的闪光灯和凹面反射镜组成一个白色光源。该光源照射的方向与摄像头拍摄的方向相同，保证摄像头拍摄的物体在充足的光照下能显现出自身的颜色。摄像头安装的位置与温敏变色板间隔恰当的距离，将摄像头对准温敏变色板。为了防止闪光灯长时间的照射影响热敏液晶的温度，前端控制模块将通过控制闪光灯和摄像头，来拍摄图像并将拍摄到的图像通过前端控制模块传输至视频解码模块进行解码，视频解码模块将对摄像头传输来的模拟信号进行采样以及模数转换，输出数字信号。视频解码模块的工作状态由前端控制模块控制。前端控制模块接收视频解码模块输出的数字信号，每隔一段时间从数字信号流中截取一帧的图像数据加上地址编码后通过无线发射模块发射出去。无线接收模块，接收控制模块和显示模块焊接在印刷电路板上，再用塑料外壳进行封装，构成温度显示设备。当无线接收模块成功接收到来自测温点的电磁波信号后，将信息传输给接收控制模块，接收控制模块再将接收的信息传输给图像处理模块。图像处理模块首先将地址信息读出，以确定信息来源的温度传感设备的编号。随后图像处理模块得到温度传感设备发送来的单帧图像，在该图像的中央选取数个像素点，并得到这些像素点的三基色色坐标值。在设备安装使用前，先将温度传感系统置于恒温箱中，调节恒温箱温度，提取温敏变色板的颜色三基色色坐标值。利用数学分析软件如matlb，对温度与颜色的三基色坐标值之间的函数关系进行建模。将处理得到的三基色坐标与温度关系函数保存在图像处理模块的ROM当中。设备实际使用时，图像处理模块利用该函数可以计算得到温度值，接收控制模块将测量出的温度值和相应的温度传感设备编号传输给显示模块，显示模块上则显示出在相应的编号后的相应温度值。

本实用新型是一种非接触式的温度测量装置，主要但并不限于应用在电力设施或其他人员接近可能产生危险的场合。