一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法：具體如下：步驟A，任意在n個傳感器中選取m個傳感器測量環(huán)境溫度，得出測量的平均環(huán)境溫度；m和n均為整數(shù)；步驟B,采用剩余的n-m個傳感器測量環(huán)境溫度，得出測量的平均溫度，同時對選取的m個傳感器進(jìn)行加熱烘干，加熱時間的長度為T1；加熱結(jié)束后，對選取的m個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至溫度逐步等于環(huán)境溫度，冷卻時間的長度為T2；步驟C，當(dāng)冷卻完成后，采用選取的m個傳感器進(jìn)行測溫，繼續(xù)求測量溫度的平均值，測溫的時間為T1+T2；同時對剩余的n-m個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2。
【專利說明】一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境溫度測量方法，尤其涉及一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，屬于溫度測量領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]溫度是一個很重要的環(huán)境參數(shù)，人們的生活和環(huán)境溫度息息相關(guān)，工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量環(huán)境溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度測量，目前，在氣象站和無線電探空儀等氣象環(huán)境探測領(lǐng)域，傳統(tǒng)溫度傳感器多采用鉬電阻或熱敏電阻進(jìn)行溫度測量。由于冰、雪、雨滴、云滴、露等液態(tài)或固態(tài)水可能在粘附在傳感器表面，云滴、雨滴和露滴的蒸發(fā)吸熱、冰雪的融化和升華都可能導(dǎo)致測量溫度低于大氣環(huán)境的實際溫度，云滴、雨滴和露滴的凍結(jié)釋放潛熱可能導(dǎo)致測量環(huán)境溫度高于環(huán)境溫度，造成一定的測量誤差。
[0003]例如申請?zhí)枮椤?01210161611.5”的一種溫度測量方法，包括以下過程:在容置待測溫目標(biāo)的容器外部貼附一層測量介質(zhì)，并在所述測量介質(zhì)內(nèi)壁和所述容器外壁之間設(shè)置第一溫度傳感器；所述測量介質(zhì)外壁上設(shè)置有第二溫度傳感器，根據(jù)所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器所測得的溫度，結(jié)合所述容器材質(zhì)及測量介質(zhì)的熱擴散率，獲得所述容器內(nèi)待測溫目標(biāo)的溫度。該發(fā)明采用間接外推的方式，能夠解決高溫度、高腐蝕且有毒環(huán)境下一般溫度測量不能解決的問題，并且也降低了對測量儀器的要求，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約成本。該發(fā)明雖然能夠檢測跟中溫度信息，但是在檢測精度方面有待進(jìn)一步的優(yōu)化，并且不能夠克服因為液態(tài)水或固態(tài)水粘附在傳感器表面而產(chǎn)生誤差的局限性，還有在檢測方面往往采用單組測溫模塊，導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差不準(zhǔn)確。
[0004]又如申請?zhí)枮椤?01110303076.8”的一種溫度測量方法。該溫度測量方法即使在測量對象物上形成有薄膜的情況下，也能夠比以往準(zhǔn)確地對測量對象物的溫度進(jìn)行測量。其包括以下工序:將來自光源的光傳送到在基板上形成有薄膜的測量對象物的測量點；對由基板的表面的反射光構(gòu)成的第I干涉波、由基板與薄膜之間的界面的反射光、在薄膜的背面的反射光構(gòu)成的第2干涉波進(jìn)行測量；計算從第I干涉波到第2干涉波的光路長度；根據(jù)第2干涉波的強度計算薄膜的膜厚；根據(jù)算出的薄膜的膜厚計算基板的光路長度與算出的光路長度之間的光路差；根據(jù)算出的光路差校正算出的從第I干涉波到第2干涉波的光路長度；利用被校正的光路長度計算測量對象物的測量點處的溫度。該發(fā)明雖然能夠檢測跟中溫度信息，但是在檢測精度方面有待進(jìn)一步的優(yōu)化，并且不能夠克服因為液態(tài)水或固態(tài)水粘附在傳感器表面而產(chǎn)生誤差的局限性。還有在檢測方面往往采用單組測溫模塊，導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差不精確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足，提供了一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，結(jié)構(gòu)簡單，且通過多組傳感器進(jìn)行溫度測量求平均值，有效地提高了測量精度。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，具體包含如下步驟:
步驟A，任意在η個傳感器中選取m個傳感器測量環(huán)境溫度，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心；其中η大于等于3，m和η均為整數(shù)；
步驟B，采用剩余的n-m個傳感器測量環(huán)境溫度，將n-m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，同時對步驟A選取的m個傳感器進(jìn)行加熱烘干，設(shè)加熱時間的長度為Tl ;加熱結(jié)束后，繼續(xù)對這m個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至這m個傳感器的溫度逐步等于環(huán)境溫度，設(shè)冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當(dāng)冷卻完成后，繼續(xù)采用步驟A中的m個傳感器進(jìn)行測溫，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，測溫的時間為T1+T2 ;同時對步驟B的n-m個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2 ；
步驟D，重復(fù)執(zhí)行步驟A到步驟C，求出測量溫度的平均值，進(jìn)而實現(xiàn)無間斷測量。
[0007]優(yōu)選的，采用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進(jìn)行加熱烘干。
[0008]優(yōu)選的，所述傳感器為DS18B20溫度傳感器。
[0009]優(yōu)選的，所述加熱電阻還連接與其數(shù)量相等且一一對應(yīng)的溫控電路，用于監(jiān)測溫度傳感器溫度，進(jìn)而控制加熱電阻。
[0010]優(yōu)選的，所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用于計算統(tǒng)計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用于將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
[0011]優(yōu)選的，所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明體積小、覆蓋面廣、功能多樣化、便捷穩(wěn)定，易于操作，便于管理，能夠有效地監(jiān)測環(huán)境溫度參數(shù)；
2、通過對多組傳感器進(jìn)行加熱烘干處理，求平均值，有效地克服因為液態(tài)水或固態(tài)水粘附在傳感器表面而產(chǎn)生誤差的局限性，克服了誤差，提高了測量精度；
3、通過多組傳感器交替完成烘干、冷卻與測量工作，求取測量的平均值，使測量精度更加準(zhǔn)確，實現(xiàn)無間斷測量，有效地提高測量效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明工作方法流程圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1所示，一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，具體包含如下步驟:
步驟A，任意在η個傳感器中選取m個傳感器測量環(huán)境溫度，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心；其中η大于等于3，m和η均為整數(shù)；
步驟B，采用剩余的n-m個傳感器測量環(huán)境溫度，將n-m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，同時對步驟A選取的m個傳感器進(jìn)行加熱烘干，設(shè)加熱時間的長度為Tl ;加熱結(jié)束后，繼續(xù)對這m個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至這m個傳感器的溫度逐步等于環(huán)境溫度，設(shè)冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當(dāng)冷卻完成后，繼續(xù)采用步驟A中的m個傳感器進(jìn)行測溫，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，測溫的時間為T1+T2 ;同時對步驟B的n-m個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2 ；
步驟D，重復(fù)執(zhí)行步驟A到步驟C，求出測量溫度的平均值，進(jìn)而實現(xiàn)無間斷測量。
[0015]當(dāng)為η取3取時，m=l時，貝U n-m=2,即:
步驟A，任意在3個傳感器中選取m個傳感器測量環(huán)境溫度，將I個傳感器測量的環(huán)境溫度上傳至監(jiān)控中心；
步驟B，采用剩余的2個傳感器測量環(huán)境溫度，將2個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，同時對步驟A選取的I個傳感器進(jìn)行加熱烘干，設(shè)加熱時間的長度為Tl ;加熱結(jié)束后，繼續(xù)對這I個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至這I個傳感器的溫度逐步等于環(huán)境溫度，設(shè)冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當(dāng)冷卻完成后，繼續(xù)采用步驟A中的I個傳感器進(jìn)行測溫，將I個傳感器測量的環(huán)境溫度上傳至監(jiān)控中心，測溫的時間為T1+T2 ;同時對剩余的2個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2 ;
當(dāng)η取4取時，m=2時,則n_m=2,即:
步驟A，任意在4個傳感器中選取2個傳感器測量環(huán)境溫度，將2個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心；
步驟B，采用剩余的2個傳感器測量環(huán)境溫度，將2個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，同時對步驟A選取的2個傳感器進(jìn)行加熱烘干，設(shè)加熱時間的長度為Tl ;加熱結(jié)束后，繼續(xù)對這2個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至這2個傳感器的溫度逐步等于環(huán)境溫度，設(shè)冷卻時間的長度為T2 ；
步驟C，當(dāng)冷卻完成后，繼續(xù)采用步驟A中的2個傳感器進(jìn)行測溫，將2個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，測溫的時間為T1+T2 ;同時對剩余的2個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2 ；
其中，采用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進(jìn)行加熱烘干，所述傳感器為DS18B20溫度傳感器，所述加熱電阻還連接與其數(shù)量相等且一一對應(yīng)的溫控電路，用于監(jiān)測溫度傳感器溫度，進(jìn)而控制加熱電阻，所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用于計算統(tǒng)計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用于將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
[0016]可用于環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)中，設(shè)計系統(tǒng)可具體如下:包含匯聚節(jié)點、監(jiān)控中心和由多個傳感器節(jié)點組成的多個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述傳感器節(jié)點包含至少兩組用于交替無間斷測量的測溫模塊及與其數(shù)量相等且一一對應(yīng)的測溫電路和用于測溫模塊交替無間斷測量的微控制模塊，所述測溫模塊包含一溫度傳感器和用于溫度傳感器加熱的加熱模塊；力口熱模塊交替加熱多個溫度傳感器除去自然環(huán)境帶來的影響，同時獲取環(huán)境精確溫度，所述測溫模塊將溫度傳感器測量溫度傳輸至匯聚節(jié)點，所述匯聚節(jié)點將環(huán)境參數(shù)信息匯總通過中繼路由上傳至監(jiān)控中心。
[0017]其中，所述傳感器節(jié)點還包含一通信單元和一供電單元；所述測溫模塊連接微控制單元，所述微控制單元連接通信單元，所述供電單元為傳感器節(jié)點提供所需電源，所述傳感器節(jié)點之間通過無線連接，所述加熱模塊為低溫漂的精密加熱電阻，所述微控制模塊為AVR單片機，所述供電單元為可充電鋰電池，一個溫度傳感器與一個加熱電阻相連接，測量電路主要包括一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微控制器連接。整個測溫模塊主要由兩個溫度傳感器、兩個加熱電阻、兩個基于MOS管的控制電路、電阻測量電路和微控制器組成。
[0018]所述測溫模塊將溫度傳感器測量溫度傳輸至匯聚節(jié)點，所述匯聚節(jié)點將環(huán)境參數(shù)信息匯總通過中繼路由上傳至監(jiān)控中心，進(jìn)而得到精確地溫度信息。
[0019]工作時，首先利用溫度傳感器對社區(qū)溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由于隨著季節(jié)的變化天氣環(huán)境變化，會存在雨雪、晨露等粘附在溫度傳感器上影響溫度傳感器的測量精度，基于此我們采用多組測溫模塊，通過加熱電阻對溫度傳感器進(jìn)行加熱，冷卻，此時檢測電路隨時對溫度傳感器的狀態(tài)進(jìn)行實時檢測，除去外界自然環(huán)境如雨雪覆蓋對傳感器的影響，多個傳感器節(jié)點將采集的溫度信息匯聚到匯聚節(jié)點進(jìn)行信息匯總處理，同時通過無線的方式將檢測信息傳輸至監(jiān)控中心，工作人員跟據(jù)溫度的精確值，進(jìn)一步安排社區(qū)工作。本發(fā)明體積小、覆蓋面廣、功能多樣化、便捷穩(wěn)定，易于操作，便于管理，能夠有效地監(jiān)測環(huán)境溫度參數(shù)；通過對溫度傳感器進(jìn)行加熱烘干處理，有效地克服因為液態(tài)水或固態(tài)水粘附在傳感器表面而產(chǎn)生誤差的局限性，提高了測量精度；通過兩組傳感器交替完成烘干、冷卻與測量工作，實現(xiàn)無間斷測量，有效地提高測量效率。
[0020]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的實質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:具體包含如下步驟: 步驟A，任意在η個傳感器中選取m個傳感器測量環(huán)境溫度，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心；其中η大于等于3，m和η均為整數(shù)； 步驟B，采用剩余的n-m個傳感器測量環(huán)境溫度，將n-m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，同時對步驟A選取的m個傳感器進(jìn)行加熱烘干，設(shè)加熱時間的長度為Tl ;加熱結(jié)束后，繼續(xù)對這m個傳感器通過空氣對流進(jìn)行散熱冷卻，直至這m個傳感器的溫度逐步等于環(huán)境溫度，設(shè)冷卻時間的長度為T2 ； 步驟C，當(dāng)冷卻完成后，繼續(xù)采用步驟A中的m個傳感器進(jìn)行測溫，將m個傳感器測量的環(huán)境溫度經(jīng)過匯聚處理得出平均環(huán)境溫度，進(jìn)而上傳至監(jiān)控中心，測溫的時間為T1+T2 ;同時對步驟B的n-m個傳感器開始加熱烘干并冷卻至環(huán)境溫度，時間為T1+T2 ； 步驟D，重復(fù)執(zhí)行步驟A到步驟C，求出測量溫度的平均值，進(jìn)而實現(xiàn)無間斷測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:采用低溫漂的精密加熱電阻對傳感器進(jìn)行加熱烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:所述傳感器為DS18B20溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:所述加熱電阻還連接與其數(shù)量相等且一一對應(yīng)的溫控電路，用于監(jiān)測溫度傳感器溫度，進(jìn)而控制加熱電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:所述傳感器還連接一微處理器模塊和一通訊單元；所述微處理器模塊用于計算統(tǒng)計加熱冷卻及測溫時間，所述通訊單元用于將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用多個傳感器克服誤差的溫度測量方法，其特征在于:所述微處理器模塊為AVR單片機，所述通訊單元為無線通訊模塊。
【文檔編號】G01K7/00GK104330181SQ201410561791
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】徐花, 張靜雅, 肖亞韙 申請人:蘇州德魯森自動化系統(tǒng)有限公司