一种红外高速测温传感器响应时间测量方法及测量系统技术领域
本发明属于传感器计量校准领域，尤其涉及一种红外高速测温传感器响应时间测
量方法及测量系统。
背景技术
传感器响应时间通常定义为测试量变化一个步进值后，传感器达到最终数值90％
所需要的时间。
比方说一个温度传感器，被测变量发生变化的时候，传感器一般不能立即对此做
出反应，一般都有一个滞后，这个滞后的时间就是响应时间。这种滞后在某些需要快速响应
温度值的领域非常重要，比如爆炸的爆芯温度，快速焊接的温度测量等。
综上所述，现在针对红外高速测温传感器响应时间的测量方法还没有，无法得到
测温传感器真实的响应速度，不能进行准确的技术数据分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外高速测温传感器响应时间测量方法及测量系统，
旨在解决现有红外高速测温传感器响应时间无法测量问题，不能测定测温传感器真实的响
应速度，不能进行准确的技术数据分析的问题。
本发明是这样实现的，一种红外高速测温传感器响应时间测量方法，所述红外高
速测温传感器响应时间测量方法为：通过变送器将红外高速测温传感器传输的温度信号转
换为一电压信号或电流信号，经高速数据采集卡记录和运算后，在计算机屏幕上显示输出
温度曲线图；所述温度曲线图包括上升沿、峰值、下降沿；通过红外高速测温传感器连续测
温，计算机获得完整准确的曲线图；从上升沿开始至上升沿结束或下降沿开始至下降沿结
束，通过计算机查询到一个准确时间t0～ts，此时间即为响应时间。
进一步，所述红外高速测温传感器响应时间测量方法具体包括：
把BB705黑体源内置温度控制器调整到固定温度值；
然后用红外测温传感器对目标区域进行测量，将得到信号通过变送器转换为一电
压信号或电流信号，经高速数据采集卡记录和运算后，在计算机屏幕上显示输出温度曲线
图；
所述输出温度曲线图的峰值段与黑体源调整的固定温度值若有差异，校准测量系
统使峰值段数值达到黑体源调整的固定温度值；
再将一伺服可调速叶轮置与红外传感器与黑体源之间，调整伺服电机速度，直至
连续测温曲线峰值达到黑体源调整的固定温度值，出现一个周期性循环的完整的温度曲线
图，在温度曲线图时间轴上得到一个准确时间t0～ts，此时间即为响应时间。
进一步，得到的响应时间为100％响应时间。
本发明另一目的在于提供一种红外高速测温传感器响应时间测量系统，所述红外
高速测温传感器响应时间测量系统包括：
BB705黑体源，通过内置温度控制器调整到固定温度值；
红外高速测温传感器，用于对BB705黑体源调整的固定温度值进行测量，并将测量
的温度信号传输给变送器；
变送器，将红外高速测温传感器传输的温度信号转换为一电压信号或电流信号后
传输给高速数据采集卡；
高速数据采集卡，用于对变送器传输的电压信号或电流信号进行记录和运算，并
将记录和运算的信号传输给计算机；
计算机，通过计算机的屏幕对高速数据采集卡传输的信号显示并输出温度曲线
图，同时查询到一个准确时间t0～ts；
伺服调速叶轮，位于红外高速测温传感器与BB705黑体源之间，通过调整的恒定速
度，为红外高速测温传感器测量BB705黑体源调整的固定温度值提供循环周期。
进一步，所述伺服调速叶轮上设置有与圆盘中心等距的孔，所述孔为圆孔，所述孔
的直径是红外线光束直径的3～6倍；所述孔或为方孔，所述方孔的边长为红外线光束直径
的3～6倍。
进一步，所述伺服调速叶轮安装在伺服电机上，所述伺服电机通过伺服控制器输
出的脉冲驱动旋转。
本发明提供的一种红外高速测温传感器响应时间测量方法及测量系统，解决了现
有红外高速测温传感器响应时间无法测量问题，不能测定测温传感器真实的响应速度，不
能保证进行准确的技术数据分析的问题。例如：凸焊、点焊和感应加热工艺过程中，小零件
焊接时间较短通常在从50ms-3000ms，因焊接设备和电流特性原因，会出现由于表面氧化、
油污和温度变化造成的电阻变化，以及夹具原因造成的分流、绕流等情况，引起金属熔接过
程温度的大幅波动，引起熔接异常，如温度低焊接不牢，温度过高引起焊接区过热、过烧和
金属金相组织异常，因组织应用力和热应力等原因引起产品失效。在焊接行业目前还没有
高速在线温度检测的办法，接触式测温无法在线检测，本发明使用非接触式传感器测量出
准确的温度曲线，实现对焊接和感应加热过程的在线检测，利于查找焊接失效原因，监控过
程异常，提高过程质量控制水平。
附图说明
图1是本发明实施例提供的红外高速测温传感器响应时间测量方法示意图；
图2是本发明实施例提供的红外高速测温传感器响应时间测量系统示意图；
图中：1、BB705黑体源；2、红外高速测温传感器；3、变送器；4、高速数据采集卡；5、
计算机；6、伺服调速叶轮；7、伺服电机；8伺服控制器。
图3是本发明实施例提供的在计算机屏幕上显示输出温度曲线图；
图4是本发明实施例提供的周期性循环的完整的温度曲线图；
图5是本发明实施例提供的伺服调速叶轮图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。
本发明实施例提供的红外高速测温传感器响应时间测量方法，为：通过变送器将
红外高速测温传感器传输的温度信号转换为一电压信号或电流信号，经高速数据采集卡记
录和运算后，在计算机屏幕上显示输出温度曲线图；所述温度曲线图包括上升沿、峰值、下
降沿；通过红外高速测温传感器连续测温，计算机获得完整准确的曲线图；从上升沿开始至
上升沿结束或下降沿开始至下降沿结束，通过计算机查询到一个准确时间t0～ts，此时间即
为响应时间。
如图1所示，本发明实施例提供的红外高速测温传感器响应时间测量方法具体包
括：
S101：把BB705黑体源内置温度控制器调整到固定温度值；
S102：然后用红外测温传感器对目标区域进行测量，将得到信号通过变送器转换
为一电压信号或电流信号，经高速数据采集卡记录和运算后，在计算机屏幕上显示输出温
度曲线图；
S103：所述输出温度曲线图的峰值段与黑体源调整的固定温度值若有差异，校准
测量系统使峰值段数值达到黑体源调整的固定温度值；
S104：再将一伺服可调速叶轮置与红外传感器与黑体源之间，调整伺服电机速度，
直至连续测温曲线峰值达到黑体源调整的固定温度值，出现一个周期性循环的完整的温度
曲线图，在温度曲线图时间轴上得到一个准确时间t0～ts，此时间即为响应时间。
进一步，得到的响应时间为100％响应时间。
如图2所示，本发明实施例提供的红外高速测温传感器响应时间测量系统，所述红
外高速测温传感器响应时间测量系统包括：
BB705黑体源1，通过内置温度控制器调整到固定温度值；
红外高速测温传感器2，用于对BB705黑体源调整的固定温度值进行测量，并将测
量的温度信号传输给变送器；
变送器3，将红外高速测温传感器传输的温度信号转换为一电压信号或电流信号
后传输给高速数据采集卡；
高速数据采集卡4，用于对变送器传输的电压信号或电流信号进行记录和运算，并
将记录和运算的信号传输给计算机；
计算机5，通过计算机的屏幕对高速数据采集卡传输的信号显示并输出温度曲线
图，同时查询到一个准确时间t0～ts；
伺服调速叶轮6，位于红外高速测温传感器与BB705黑体源之间，通过调整的恒定
速度，为红外高速测温传感器测量BB705黑体源调整的固定温度值提供循环周期。
进一步，所述伺服调速叶轮上设置有与圆盘中心等距的孔，所述孔为圆孔，所述孔
的直径是红外线光束直径的3～6倍；所述孔或为方孔，所述方孔的边长为红外线光束直径
的3～6倍。
进一步，所述伺服调速叶轮安装在伺服电机7上，所述伺服电机通过伺服控制器8
输出的脉冲驱动旋转。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
传感器响应时间通常定义为测试量变化一个步进值后，传感器达到最终数值90％
所需要的时间。
比方说一个温度传感器，被测变量发生变化的时候，传感器一般不能立即对此做
出反应，一般都有一个滞后，这个滞后的时间就是响应时间。这种滞后在某些需要快速响应
温度值的领域非常重要，比如爆炸的爆芯温度，快速焊接的温度测量等，如果不能测定其真
实的响应速度，将无法进行准确的技术数据分析。
本发明的测量方法是基于以上原因策划，具体分三部分，1、BB705黑体源；2、红外
测温装置一套；3、伺服调速叶轮(见图5)。伺服叶轮上有与圆盘中心等距的孔，孔是圆孔也
可以是方孔，直径(或边长)是红外线光束直径的3～6倍。方法：
测量系统见图2(测量系统示意图)，把BB705黑体源内置温度控制器调整到一个固
定温度值，假设为500摄氏度，然后用红外测温传感器对目标区域进行测量，将得到信号通
过变送器转换为一电压或电流信号，经高速数据采集卡记录和运算后，在计算机屏幕上显
示输出温度曲线图，(见图3)，其峰值段与黑体源500摄氏度有差异，校准测量系统使其数值
达到500摄氏度。再将一伺服可调速叶轮(见附图1)置与红外传感器与黑体源之间，调整伺
服电机速度，直至连续测温曲线峰值达到500摄氏度值，出现一个周期性循环的完整的温度
曲线，在这幅温度曲线图时间轴上即可精确得知该传感器的响应时间，在图4(示间图)中的
t0～ts时间即为100％响应时间。
原理：黑体源为一标准恒定温度作为一个常量存在，因伺服驱动叶片是由伺服电
机驱动，通过伺服控制器输出的脉冲驱动电机旋转，因此调速系统很容易调整到一个适合
的恒定速度，另外，测温系统位置与检测区域固定，所以，测温系统可以准确得到上升沿、峰
值、下降沿，连续测温可以记录完整准确的曲线，从上升沿开始至上升沿结束或下降沿开始
至下降沿结束，可以通过测温系统的软件查询到一个准确时间t0～ts，此时间即为响应时间
而且是100％响应时间，当然测温系统数据采集速率要与之匹配。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。