1.本实用新型属于无人机测温技术领域，特别涉及一种高精度动态自动测温系统。
背景技术：2.温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、科学实验中需要经常测量和控制的主要参数。在半导体技术的支持下，相继开发了半导体热电偶传感器、热敏电阻温度传感器和集成温度传感器等。
3.目前，测量温度的方法从总体上可分为两类：非接触式测量方式、接触式测量方式。非接触式测量方式是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。目前无人机上多采用红外测温方法，即非接触式测量方式，且已经较为成熟。但是，可测量温度的范围有一定限制，且存在测量滞后，和精度较低的问题，使用不方便。除此之外，无人机进行测温时，容易受到机身漂移，串口干扰等多种因素的影响，进而对于测温结果产生影响。具体存在如下技术问题：
4.(1)无人机工作时所产生的气流，影响无人机测温时的机身稳定，即由于无人机在空中的抖动，导致测温结果不准确的问题。
5.(2)传统无人机非接触式测温(红外)的范围较小精度较差的问题。
6.(3)串口之间的干扰问题。
7.(4)误插入后的容错性问题。
8.因此，提供一种新的高精度动态自动测温系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：9.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种高精度动态自动测温系统，包括：
10.处理器，以及和所述处理器连接的供电模块、测距模块、测温模块和通信模块；
11.所述处理器为arm处理器，用于根据所述测温模块测得的温度数据，计算得到被测目标的温度，并根据所述测距模块测得的所述测温模块与被测目标之间的距离数据，对所述测温模块的伸入测温位置进行修正补偿；
12.所述供电模块，用于将24v电压转换为3.3v和5v；
13.所述测距模块，用于测量所述测温模块与所述被测目标之间的距离；
14.所述测温模块，用于测量被测目标的温度；
15.所述通信模块，用于通过网口和上位机的通信。
16.进一步的方案为，所述供电模块为dc-dc转换模块。
17.进一步的方案为，所述测距模块为tof测距模块。
18.进一步的方案为，所述tof测距模块与所述arm处理器之间设置有模拟开关，所述模拟开关一端与所述arm处理器连接，另一端与所述tof测距模块连接。
19.进一步的方案为，所述系统还包括led灯，所述led灯与处理器连接。
20.进一步的方案为，所述通信模块通过网线或隔离rs422模块实现所述上位机和所述arm处理器通信。
21.进一步的方案为，所述测温模块包括：
22.依次连接的驱动器、步进电机、测温杆、k型热电偶、滤波电路和温度采集芯片；
23.所述驱动器的接线端与所述供电模块连接；
24.所述步进电机与所述测温杆轴性连接；
25.所述k型热电偶固定设置在所述测温杆的头部；
26.所述温度采集芯片与所述处理器连接，所述温度采集芯片的型号为max6675。
27.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
28.(1)在控制板中增加激光测距模块，周期性返回无人机与被测温孔的距离，计算前后偏差并通过步进电机对测温模块的探入距离周期性调整，保证测温模块与被测温孔一直处于最佳的测温接触点，从而减小无人机漂移对测温结果的影响。
29.(2)在无人机测温中，选择了接触式测量方式中的k型热电偶来测量温度。k型热电偶常使用在所测温度范围1000度以下情况，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点。
30.(3)步进电机比伺服电机具有锁定功能，除非受到很大的外力，才会发生偏移。而伺服电机是基于模拟量控制，同时需要编码器等反馈模块，控制难度比步进电机高，当运动控制程序周期性较长或反馈精度过低时，会发生一定的漂移。因此选择步进电机。
31.(4)spi通讯可以降低串口之间的干扰问题发生，同时可以保证通讯频率，缩短控制周期。
32.(5)对于被测温孔的长度可以进行修改，可实现应用于不同的类型。
33.(6)在主控程序中包含误插入的判断，设置定时器从开始探入测温期间周期性读取k型热电偶前端温度，当超过3s温度始终异常(没有在100℃～1000℃之间)测温杆会自动退回，并向上位机报警。其中温度限位和设定时间都可以灵活修改，用以适应不同的测温场景。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对本实用新型作示意性的说明和解释，并不用于限定本实用新型的范围，其中：
35.图1：本实用新型模块框图示意图；
36.图2：本实用新型各个模块具体工作情况的框图示意图；
37.图中：1处理器、2供电模块、3测距模块、3.1模拟开关、3.2tof测距模块、4测温模块、4.1驱动器、4.2步进电机、4.3测温杆、4.4滤波电路、4.5温度采集芯片、5自检模块、6通信模块、7rs422隔离模块、8led灯、9上位机。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.请参考图1，图1为本技术实施例所提供的模块框图的示意图，参考图1所示，高精度动态自动测温系统主要包括：处理器1，以及和所述处理器1连接的供电模块2、测距模块3、测温模块4和通信模块6；所述处理器1为arm处理器，具体的，处理器选用stm32系列处理器进行处理，用于根据所述测温模块4测得的温度数据，计算得到被测目标的温度，并根据所述测距模块3测得的所述测温模块4与被测目标之间的距离数据，对所述测温模块4的伸入测温位置进行修正补偿；所述供电模块2，用于将24v电压转换为3.3v和5v；所述测距模块3，用于测量所述测温模块4与所述被测目标之间的距离；所述测温模块4，用于测量被测目标的温度；所述自检模块5，用于检测工作正常/异常；所述通信模块6，用于通过网口和上位机9的通信。
40.具体而言，处理器在上电初始化结束后，即判断测温模块硬件是否连接正确，如出现异常则会通过通讯模块反馈指令给上位机并点亮报警led灯。当一切正常时，处理器在接收到上位机下发的测温指令后，根据测距模块反馈回的距离信息计算伸出量，随后控制步进电机拖动测温杆伸出，并进行周期性温度采集，对温度数据进行处理后发送给上位机。
41.请参考图2，图2为本技术实施例所提供的各个模块具体工作情况的框图示意图，参考图2所示。在上述中，所述供电模块2为dc-dc转换模块，无人机所提供的电压为24v，但是arm处理器需要的电压为3.3v和5v，具体的，选用hdw10-24s005a1和adp3338akc-3.3达到转换电压的目的。
42.在上述中，所述测距模块3为tof测距模块3.2，所述tof测距模块3.2与所述arm处理器之间设置有模拟开关3.1，所述模拟开关3.1一端与所述arm处理器连接，另一端与所述tof测距模块3.2连接。具体而言，测距模块由：模拟开关和tof测距模块构成。模拟开关是为了防止主动测距时，tof测距模块上电后纹波触发串口中断，导致的程序跑飞。激光测距仪会一直读取距离信息，反馈给上位机，方便操作人员进行下一步的工作。
43.在上述中，所述系统还包括led灯8，所述led灯8与所述处理器1连接。具体而言，自检模块通过led灯的闪烁情况来判断工作正常/异常。正常工作情况下led灯不断闪烁，闪烁频率和测温频率相同。工作异常情况下，led灯则会常亮报警。
44.在上述中，所述通信模块6通过网线或rs422隔离模块7实现所述上位机9和所述arm处理器1通信。所述通信模块，用于通过网口或rs422模块和上位机的通信。
45.在一种具体的实施方式中，通过网线使上位机和arm处理器可以通信，进而接发指令。另外也支持rs422协议和从芯片或其他单片机通信。
46.在上述中，所述测温模块4包括：依次连接的驱动器4.1、步进电机4.2、测温杆4.3、k型热电偶、滤波电路4.4和温度采集芯片4.5；所述驱动器4.1的接线端与所述供电模块2连接；所述步进电机4.2与所述测温杆4.3轴性连接；所述k型热电偶固定设置在所述测温杆4.3的头部；所述温度采集芯片4.5与所述处理器1通过spi通信连接，所述温度采集芯片4.5的型号为max6675。在一种具体的实施方式中，温度测量传感器选择接触式的k型热电偶进行测量。
47.通信模块6、rs422隔离模块7和模拟开关3.1分别与所述处理器1通过ttl串口连接。
48.具体而言，测温模块由：驱动器、步进电机、测温杆、k型热电偶、滤波电路及温度采样构成。arm处理器控制驱动器驱动步进电机拖动测温杆，测温杆的头部固定k型热电偶，测
温杆可以通过伸缩来保证k型热电偶准确的接触被测目标，进而测得准确的数据，自检模块嵌入在arb处理器内，在无人机出现前后倾斜或俯仰过大的问题时，就发出报警并立即收回测温杆，避免测温模块损坏；同时操作人员可以及时进行调整。
49.本实用新型在使用时，可按照以下步骤进行操作：
50.地面上电后，测温杆开始自动找零，随后找零结束；电机锁死，测温杆处于收回状态，此时处理器会在内部一直判断激光测距仪读回的距离信息。从而推测无人机是否飞抵至测温孔1m内，当距离在1m内且超过40秒时，处理器会给上位机反馈一条12个字节的指令，其中包含该时刻的距离和可以开始测温的指令(0x93)。则当前无人机前后距离满足测温需求，当对准测温孔之后，此时上位机下发指令开始测温，无论因为什么原因退杆(测温完成/其他故障原因)，电机归零之后，处理器会再次判断激光测距仪读回的距离信息，只有当距离在1m以内超过40秒时，处理器会再次给上位机反馈一条12个字节的指令。依旧包含该时刻的距离和可以开始测温的指令(0x93)
51.当对准测温孔之后，上位机下发伸杆指令给处理器，处理器开始伸杆，并以当前的测温频率为周期，不断发送数据给上位机(包含当前测温杆所处状态，退杆原因，温度数据，当前温度频率，激光测距距离)。
52.在伸杆时，如果上位机手动下发“退杆指令”，处理器会退杆，并在反馈的指令里表示退杆原因是人为退杆，处理器在测温时具有保护机制，如果伸杆到测温时间达到10s，会自动退杆，并在反馈的指令里表示退杆原因是测温结束退杆；如果连续测量的温度在设定的范围以外(比如100℃～1000℃以外)超过3秒。也会自动退杆，并在反馈指令里表示退杆原因是温度异常退杆；如果出现硬件故障(热电偶断开)测温杆会自动退杆，并在反馈的指令里表示原因是硬件故障退杆。
53.无论是因何种原因退杆，均表示当前轮次测温动作已经结束，在测温杆退回零位后，处理器会给上位机发送10次反馈信息，如果不是硬件故障造成的退杆，随后就不再发送指令，告知上位机当前的状态，其中指令的温度数据为0，测温杆状态为退杆结束。用户随后可以根据实际情况选择是再次下发“开始测温”指令还是飞往下一个测温点。
54.另外用户可以修改测温杆的伸入距离、测温时间、和故障告警的温度范围，用于不同的使用场景。
55.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
技术特征：1.一种高精度动态自动测温系统，其特征在于，包括：处理器(1)，以及和所述处理器(1)连接的供电模块(2)、测距模块(3)、测温模块(4)和通信模块(6)；所述处理器(1)为arm处理器，用于接收所述测距模块(3)测得的所述测温模块(4)与被测目标之间的距离数据，根据所述距离数据控制所述测温模块(4)检测被测目标的温度数据，并将所述温度数据通过通信模块(6)发送至上位机(9)；所述供电模块(2)，用于将24v电压转换为3.3v和5v；所述测距模块(3)，用于测量所述测温模块(4)与所述被测目标之间的距离；所述测温模块(4)，用于测量被测目标的温度；所述通信模块(6)，用于通过网口和上位机(9)进行通信。2.根据权利要求1所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于：所述供电模块(2)为dc-dc转换模块。3.根据权利要求1所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于：所述测距模块(3)为tof测距模块(3.2)。4.根据权利要求3所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于，所述tof测距模块(3.2)与所述arm处理器之间设置有模拟开关(3.1)，所述模拟开关(3.1)一端与所述arm处理器连接，另一端与所述tof测距模块(3.2)连接。5.根据权利要求1所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于，所述系统还包括led灯(8)，所述led灯(8)与所述处理器(1)连接。6.根据权利要求1所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于，所述通信模块(6)通过网线或rs422隔离模块(7)实现所述上位机(9)和所述arm处理器(1)通信。7.根据权利要求1所述的一种高精度动态自动测温系统，其特征在于，所述测温模块(4)包括：依次连接的驱动器(4.1)、步进电机(4.2)、测温杆(4.3)、k型热电偶、滤波电路(4.4)和温度采集芯片(4.5)；所述驱动器(4.1)的接线端与所述供电模块(2)连接；所述步进电机(4.2)与所述测温杆(4.3)轴性连接；所述k型热电偶固定设置在所述测温杆(4.3)的头部；所述温度采集芯片(4.5)与所述处理器(1)连接，所述温度采集芯片(4.5)的型号为max6675。
技术总结本实用新型属于无人机测温技术领域，具体公开了一种高精度动态自动测温系统，包括处理器、供电模块、测距模块、测温模块、自检模块，及通信模块；所述处理器选用ARM处理器，用于根据所述测温模块测量得到的温度数据，计算得到被测目标的温度，并根据测量得到的所述测温模块与所述被测目标之间的距离数据，对动态测温模块的伸入测温位置进行修正补偿，得到精确的测温结果；所述供电模块，用于给各部分提供电源；所述测距模块，用于激光测距；所述测温模块，用于测温；所述自检模块，用于检测工作正常/异常；所述通信模块，用于和上位机通信。本实用新型的各个模块相互作用工作，使达到高精度动态自动测温的目的。自动测温的目的。自动测温的目的。
技术研发人员：周兴强 张笑尘 王永发 陶建 纳红卫 武天龙 马逸尘
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/7/5
