用于测量旋转件温度的热电偶测温滑环

技术领域

本发明涉及一种热电偶测温滑环，具体涉及一种用于测量旋转件温度的热电偶测温滑环。

背景技术

热电偶测温是温度测试领域中非常常用的一种温度传感探头，它的工作原理是基于两种不同半导体材料的在不同的温度下产生的热电势的不同来测量温度的。不同类型的热电偶采用了不同的半导体材料，其热电势信号是毫伏级的。

目前，对于旋转件(如：风扇或离合器)使用热电偶测温时，需要在热电偶回路中接入第三种金属材料，只要材料的两个接点温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变。但是在实际测试需求中，一般只有在需要延长温度测量点与数据采集器之间的距离时才会接入第三种金属导线，完全无法实现两个节点温度相同的条件。因此，在实际的测试中，直接使用导线延长热电偶进行测温绝大多数情况都会导致测量温度比实际温度低，低的值取决于延长导线两端的温度差。为了真实还原被测旋转件的温度，就必须解决热电偶的热电势信号由于接入不同的半导体材料引起的信号变化问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种用于测量旋转件温度的热电偶测温滑环，通过在旋转件侧通过信号转换电路将温度信号转换为模拟量信号，在通过滑环将模拟量信号接入数据采集设备，实现了旋转部分到固定部分的信号传输，同时避免了热电偶信号因引入其它半导体材料引起的信号失真问题。

本发明采用的技术方案是：一种用于测量旋转件温度的热电偶测温滑环，其特征在于：包括转子、第一接线柱、信号处理单元、定子、第二接线柱、芯轴、导电环和电刷，所述转子与设有热电偶的旋转件固定连接，所述信号处理单元设置在转子内，所述第一接线柱设置在转子上，所述第一接线柱一端与热电偶对应连接，另一端与信号处理单元输入端连接；

所述转子与定子转动连接，所述芯轴下端与转子固定连接，上端伸入定子空腔内；所述定子内设有导电环和电刷支架，所述导电环固定在芯轴上端，导线穿过芯轴连接导电环和信号处理单输出端；所述电刷支架上设有电刷，所述电刷与导电环接触导通；所述第二接线柱设置在定子上，所述电刷通过导线与第二接线柱连接。

作为优选，所述信号处理单元使用导热胶密封于转子内。

作为优选，所述转子通过轴承与定子连接。

作为优选，所述导电环与芯轴绝缘隔离。

作为优选，所述芯轴上设有多个导电环，相邻所述导电环之间绝缘隔离。

作为优选，所述信号处理单元将热电偶的热电势信号转为常用的模拟量信号。

作为优选，所述第二接线柱至少包括一对电源接线柱。

作为优选，所述热电偶测温滑环设计为X个温度通道,所述第一接线柱数量至少为2X个。

作为优选，所述第二接线柱的数量至少为X+1个。

作为优选，所述第一接线柱与转子之间，及第二接线柱与定子之间均通过绝缘护套隔离。

本发明取得的有益效果是：在旋转件侧通过信号处理单元将热电偶测量到的温度信号转换为模拟量信号，然后通过滑环将模拟量信号接入数据采集设备，实现旋转部分到固定部分的信号传输，同时避免了热电偶信号因引入其它半导体材料引起的信号失真问题。本发明可以使用任何带有模拟量采集的数据采集器通过热电偶测量旋转件的温度，测试成本低，准确度高，使用灵活，可以广泛应用于台架及车辆等测试需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为信号处理单元信号处理原理图；

附图标记：1、转子；2、定子；3、芯轴；4、导电环；5、电刷；6、电刷支架；7、第一接线柱；8、第二接线柱；9、轴承；10、信号处理单元；11、导热胶；12、后盖；13、芯轴通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-3所示，本发明的一种用于测量旋转件温度的热电偶测温滑环，包括转子1、第一接线柱7、信号处理单元10、定子2、第二接线柱8、芯轴3、导电环4和电刷5，转子1为采用绝缘材料制成的空腔结构，转子1与旋转件固定连接，保持同步转动；信号处理单元10使用导热胶12灌装密封在转子1空腔内，第一接线柱7设置在转子1上，信号处理单元10的输入端通过热电偶专用补偿导线与第一接线柱7连接，然后第一接线柱7通过热电偶专用补偿导线与旋转件上的热电偶电极连接，热电偶将测量到的旋转件的热电势信号通过热电偶专用补偿导线和第一接线柱7输入到信号处理单元10的输入端。

定子2为采用绝缘材料制成的空腔结构，定子2通过轴承9与转子1转动连接；芯轴3采用绝缘材料制成，中部设有供导线通过的芯轴通孔13，芯轴3下端与转子1通过螺纹固定连接，上端伸入定子2空腔内；定子2腔体内设有导电环4和电刷支架6，导电环4固定在芯轴3对应的沟槽内，电刷支架6采用绝缘材料制成，电刷支架6通过螺栓与定子2腔壁固定(可以根据电刷5与导电环4的接触情况调整位置)，其上安装有设有电刷5；电刷5的头部始终与芯轴3上的导电环4滑动接触，尾部通过导线与第二接线柱1内侧连接，第二接线柱1外侧连接电源和数据采集器相连。

导线穿过芯轴3中部的芯轴通孔13，将导电环4和信号处理单元10的输出端连通。热电偶的热电势信号在信号处理单元10内经过处理后转换为常用的模拟量信号，转换后的线性模拟量信号不再受到导线材质的影响，可以使用数据采集器通过导线直接测量。

本实施例中，信号处理单元10采用INA128UK，由电源、信号测量和信号处理转换等功能单元组成，主要完成热电偶的热电势信号的测量和信号转换，可以将热电偶的热电势信号转为常用的模拟量信号。

本实施例中，导电环4与芯轴3绝缘隔离，芯轴3的沟槽内设有多个导电环4，相邻导电环4之间绝缘隔离。

本实施例中，热电偶测温滑环可设计为X温度通道(X>＝1),位于转子1的第一接线柱7(热电偶接线柱)数量为2X个；定子2上设有多个第二接线柱8，其中至少应包换一对电源接线柱(正负各一个)，和X+1个信号输出通道(X个热电偶输出信号和一个公共接线端)。

本实施例中，导电环4和电刷5使用导电效率高、导电电阻小的材料制造；轴承9为高速高精度轴承，以兼容高速部件测试需要；定子2尾端压装有后盖12，以保护定子2腔体内部结构。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。