蒸汽温度测定方法及蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，具体地涉及一种蒸汽温度测定方法及蒸汽发生器。

背景技术

热敏电阻是一种传感器电阻，与一般的固定电阻不同，热敏电阻的电阻值，随着温度的变化而改变。在一定的温度范围内，根据测量热敏电阻阻值的变化，便可知被测介质的温度变化。在微波炉等利用蒸汽加热食物的电器中，通常使用热敏电阻进行蒸汽温度检测，来实现蒸汽加热温度的精准控制。

根据热敏电阻的材质性能等的不同，热敏电阻的温度特性，即电阻随温度变化的规律也就不同，从而实际测量应用中，由于热敏电阻自身的温度特性，热敏电阻两端的电压值和实际温度值并不是为简单的线性对应关系。尤其是在蒸汽温度上升到400℃以上，热敏电阻两端的电压值和实际温度值的对应关系更是趋近于指数关系。这种情况下，要将测得的电压值换算成实际温度变得非常困难。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种蒸汽温度测定方法及蒸汽发生器，能够不受温度变化范围和热敏电阻温度特性的影响，将热敏电阻的电压值准确地换算成实际温度值。

本发明的技术方案中，提供的蒸汽发生器的蒸汽温度测定方法，其中蒸汽发生器具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，包括以下步骤：

曲线生成步骤S1，在蒸汽发生器加热蒸汽的过程中，多次记录热敏电阻两端的电压值以及对应的蒸汽温度，生成温度特性曲线；

直线分段步骤S2，依次连接温度特性曲线上的多个点，生成连续的多段直线段并保存每段直线段的一次函数关系；

线性计算步骤S3，根据热敏电阻测量得到的电压值，确定与该电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系计算与该电压值对应的蒸汽温度。

根据本发明的技术方案，上述蒸汽温度测定方法，首先通过蒸汽发生器加热蒸汽的实机实验，同步测量蒸汽发生器中热敏电阻的电压值以及蒸汽温度，从而得到热敏电阻的电压值和蒸汽温度相对应的温度特性曲线；再在温度特性曲线选取多个端点，将温度特性曲线转化为多个直线段的折线，多个直线段组成折线代表的热敏电阻的电压值和蒸汽温度的对应关系，能够通过简单的一次函数来表示。得到表示电压值和蒸汽温度之间关系的折线和/或一次函数方程后，即可通过热敏电阻的电压值直接计算得出其对应的蒸汽温度，测量计算过程方便准确。另一方面，相较于温度特性曲线，折线和/或一次函数方程表示的电压值和蒸汽温度的对应关系，其计算量大大减小，相应的计算速度能够得到提升，相关计算所占用的存储和计算的内存空间也大大减小，尤其适用于控制内存较小的蒸汽发生器的温度测量和控制。

优选地，本发明的技术方案中，上述蒸汽温度测定方法中的直线分段步骤S2还包括：

以使直线段与温度特性曲线之间的温度偏离量小于阈值的方式，在温度特性曲线上选取多个点。

根据本发明的技术方案，将温度特性曲线转化为多个直线段组成的折线，分段越多，直线段的长度越短，数据计算越准确，但其对应的折线和/或一次函数方程就越复杂，因此需要在数据计算的准确性和简单性上进行平衡。可以通过限定温度偏离量小于阈值，温度偏离量指的是限定横坐标(即电压值)相同时直线段上的每个点的纵坐标(即温度值)与温度特性曲线上的每个点的纵坐标(即温度值)的差值，所述差值均小于阈值，温度偏离量对应的阈值可以是1℃-10℃，优选地，上述阈值可以为5℃。

优选地，本发明的技术方案中，蒸汽温度测定方法中的，直线分段步骤S2还包括：

以使温度特性曲线在每段直线段范围内斜率浮动量小于阈值的方式，在温度特性曲线上选取多个点。

同样地，将温度特性曲线转化为多个直线段组成的折线，需要在数据计算的准确性和简单性上进行平衡。可以通过限定斜率浮动量小于阈值，其中温度特性曲线的斜率代表温度特性曲线L

在本发明的技术方案中，蒸汽温度测定方法在直线分段步骤S2中，保存每段直线段对应的一次函数关系T＝k*A+C中的斜率值k和常数值C。每段直线段所代表的电阻值和蒸汽温度之间的对应关系为一次函数关系，通过斜率值k和常数值C即可表示。

在本发明的技术方案中，蒸汽温度测定方法在直线分段步骤S2中，保存每段直线段的至少两个端点值、或者至少两个中间点值、或者至少一个端点值和至少一个中间点值。两点确定一条直线，通过直线段中的至少两个点的坐标值即可直接确定直线段对应的一次函数关系。

优选地，在本发明的技术方案中，蒸汽温度测定方法至少针对300℃以上的温度范围内的温度特性曲线实施直线分段步骤S2。通常在温度较低时，热敏电阻的电压值与蒸汽温度的对应关系能够呈现线性相关，而在温度较高(300℃以上)时，两者的对应关系会逐渐呈现非线性趋势，需要进行直线分段步骤S2，以获得计算简便精确的一次函数对应关系。

进一步地，在本发明的技术方案中，蒸汽温度测定方法至少针对400℃以上的温度范围内的温度特性曲线实施直线分段步骤S2，以获得计算简便精确的一次函数对应关系。

在本发明的技术方案中，提供了一种蒸汽发生器，具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，蒸汽发生器的蒸汽温度通过以下步骤确定：

曲线生成步骤S1，在蒸汽发生器加热蒸汽的过程中，多次记录热敏电阻两端的电压值以及对应的蒸汽温度，生成温度特性曲线；

直线分段步骤S2，依次连接温度特性曲线上的多个点，生成连续的多段直线段并保存每段直线段的一次函数关系；

线性计算步骤S3，根据热敏电阻测量得到的电压值，确定与该电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系计算与该电压值对应的蒸汽温度。

根据本发明的技术方案，蒸汽发生器能够通过实验得到表示电压值和蒸汽温度之间关系的折线和/或一次函数方程，直接计算出通过热敏电阻的电压值对应的蒸汽温度，测量计算过程方便准确。另一方面，相较于温度特性曲线，折线和/或一次函数方程表示的电压值和蒸汽温度的对应关系，其计算量大大减小，相应的计算速度能够得到提升，相关计算所占用的存储和计算的内存空间也大大减小，尤其适用于控制内存较小的蒸汽发生器的温度测量和控制。

在本发明的技术方案中，还提供了一种蒸汽发生器，具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，蒸汽发生器的存储器中存储有连续的多段直线段，每段直线段对应具有对应的一次函数关系，蒸汽发生器根据热敏电阻测量得到的电压值，确定电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系，计算与该电压值对应的蒸汽温度。

附图说明

图1是本发明的实施方式中提供的一种蒸汽温度测定方法的流程图；

图2是本发明的实施方式中提供的一种电压值-蒸汽温度关系的示意图。

附图标记：L

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，在本发明的实施方式中，提供了一种蒸汽发生器的蒸汽温度测定方法，其中蒸汽发生器具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，包括以下步骤：

曲线生成步骤S1，在蒸汽发生器加热蒸汽的过程中，多次记录热敏电阻两端的电压值以及对应的蒸汽温度，生成温度特性曲线；

直线分段步骤S2，依次连接温度特性曲线上的多个点，生成连续的多段直线段并保存每段直线段的一次函数关系；

线性计算步骤S3，根据热敏电阻测量得到的电压值，确定与该电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系计算与该电压值对应的蒸汽温度。

首先，进行蒸汽发生器的加热实验，蒸汽发生器开始进行加热蒸汽，蒸汽温度逐渐升高，相应的测量蒸汽温度的热敏电阻的电压值也随之发生变化。同步测量并记录蒸汽温度和电压值的变化数据，并且根据上述电压值以及对应的蒸汽温度的数据拟合生成一条温度特性曲线。

具体地，温度特性曲线拟合时，可以以热敏电阻的电压值的变化为基准，进行蒸汽温度测量，例如同时测量热敏电阻的电压值和蒸汽温度，热敏电阻的电压值每变化一个规定步长值(如1V)，记录一个对应的蒸汽温度，电压值为横坐标，电压值对应的蒸汽温度为纵坐标，绘制散点图，再根据散点图中各点的横纵坐标值，拟合生成温度特性曲线。反之，也可以以蒸汽温度的变化为基准，对应地测量并记录热敏电阻的电压值，拟合温度特性曲线。

图2是一种电压值-蒸汽温度关系的示意图。

如图2所示，在得到热敏电阻的电压值和蒸汽温度对应的温度特性曲线L

生成连续的多段直线组成的折线L

进一步地，可整理为多段函数方程，如下：

得到上述公式(1)，即得到了热敏电阻的电压值和蒸汽温度的线性对应关系，蒸汽发生器的加热实验完成。

然后，根据热敏电阻的电压值和蒸汽温度的线性对应关系即公式(1)，能够实现根据电压值直接推算得出对应的蒸汽温度。例如，电压值x为900时，900处于第五直线段的范围(861≤x＜912)中，通过第五直线段的一次函数关系y＝0.5918x-179.16，可计算出x为900时的蒸汽温度353.46℃。

上述的蒸汽温度测定方法，首先通过蒸汽发生器加热蒸汽的实机实验，同步测量蒸汽发生器中热敏电阻的电压值以及蒸汽温度，从而得到热敏电阻的电压值和蒸汽温度相对应的温度特性曲线L

在本发明的实施方式中，蒸汽温度测定方法中的直线分段步骤S2还包括：

以使直线段与温度特性曲线L

将温度特性曲线L

优选地，在本发明的实施方式中，蒸汽温度测定方法中的直线分段步骤S2还包括：

以使温度特性曲线L

同样地，将温度特性曲线L

在本发明的实施方式中，在蒸汽温度测定方法中的直线分段步骤S2中，保存每段直线段对应的一次函数关系T＝k*A+C中的斜率值k和常数值C。每段直线段所代表的电阻值和蒸汽温度之间的对应关系为一次函数关系，通过斜率值k和常数值C即可表示，例如下表：

优选地，在本发明的实施方式中，在蒸汽温度测定方法中的直线分段步骤S2中，保存每段直线段的至少两个端点值、或者至少两个中间点值、或者至少一个端点值和至少一个中间点值。两点确定一条直线，通过直线段中的至少两个点的坐标值即可直接确定直线段对应的一次函数关系。

例如，由第三直线段的两个端点坐标，P

在本发明的实施方式中，蒸汽温度测定方法至少针对300℃以上的温度范围内的温度特性曲线L

进一步地，在本发明的实施方式中，蒸汽温度测定方法，至少针对400℃以上的温度范围内的温度特性曲线L

在本发明的实施方式中，提供了一种蒸汽发生器，其中具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，蒸汽发生器的蒸汽温度通过以下步骤确定：

曲线生成步骤S1，在蒸汽发生器加热蒸汽的过程中，多次记录热敏电阻两端的电压值以及对应的蒸汽温度，生成温度特性曲线L

直线分段步骤S2，依次连接温度特性曲线L

线性计算步骤S3，根据热敏电阻测量得到的电压值，确定与该电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系计算与该电压值对应的蒸汽温度。

上述蒸汽发生器能够通过实验得到表示电压值和蒸汽温度之间关系的折线L

在本发明的实施方式中，还提供了一种蒸汽发生器，具有用于测量蒸汽温度的热敏电阻，蒸汽发生器的存储器中存储有连续的多段直线段，每段直线段对应具有对应的一次函数关系，蒸汽发生器根据热敏电阻测量得到的电压值，确定电压值对应的直线段，并基于该直线段对应的一次函数关系，计算与该电压值对应的蒸汽温度。

至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。