本發(fā)明涉及一種溫度轉(zhuǎn)換方法，尤其涉及一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

pt100溫度傳感器由于其測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，而其中測(cè)量精確度最高的鉑熱電阻更是被大量應(yīng)用于精準(zhǔn)測(cè)溫的設(shè)備中。一般情況下，pt100溫度傳感器的測(cè)量溫度被近似的認(rèn)為其電阻值跟被測(cè)溫度值呈線性關(guān)系，也就是說由溫度變化導(dǎo)致鉑熱電阻的阻值變化，因阻值變化而隨之改變的4～20ma電流模擬量值經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字值跟被測(cè)溫度之間存在線性關(guān)系，在工業(yè)應(yīng)用中，工程師們經(jīng)常將這一數(shù)值除以某一系數(shù)k（k≈10.0）后作為檢測(cè)溫度應(yīng)用在控制系統(tǒng)。

但是，在實(shí)際使用該過程中，因?yàn)槟壳暗霓D(zhuǎn)換方法不對(duì)單體器件進(jìn)行檢驗(yàn)也不區(qū)分待測(cè)溫度區(qū)間，往往會(huì)因?yàn)殂K熱電阻在加工過程中的加工誤差及個(gè)體特征的差異導(dǎo)致偏離線性關(guān)系從而產(chǎn)生誤差，或者在不同測(cè)溫區(qū)間的線性度變化而導(dǎo)致測(cè)量誤差。這種誤差在飲料生產(chǎn)中是一種極大的風(fēng)險(xiǎn)，究其原因則在于，溫度是飲料生產(chǎn)中需要嚴(yán)格監(jiān)控的物理量，超高溫殺菌設(shè)備通過殺菌溫度與時(shí)間的組合來(lái)確保飲料產(chǎn)品中的滅菌率，碳酸飲料生產(chǎn)是通過對(duì)溫度的精確控制來(lái)保證飲料中二氧化碳的溶解量。如果在飲料生產(chǎn)工作中無(wú)法準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)溫度，則會(huì)極大程度的影響產(chǎn)品質(zhì)量。有基于此，生產(chǎn)者們需要一種更為準(zhǔn)確的溫度轉(zhuǎn)換方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法，旨在解決目前溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法誤差較大的問題。

本發(fā)明所述一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

s1，對(duì)pt100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，得到當(dāng)前溫度范圍內(nèi)的回歸常數(shù)a和回歸系數(shù)b；

s2，獲取pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值；

s3，對(duì)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理得到溫度自變量x；

s4，溫度自變量x乘以回歸系數(shù)b后，減去回歸常數(shù)a，溫度因變量y，即實(shí)際溫度值。

本發(fā)明所述一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法，通過對(duì)p100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算得到當(dāng)前測(cè)量環(huán)境下最為適當(dāng)?shù)木€性回歸方程，確定可用的回歸常數(shù)和回歸系數(shù)，對(duì)p100溫度傳感器檢測(cè)得到的測(cè)量溫度數(shù)值進(jìn)行處理，得到精確運(yùn)算的自變量值，自變量值經(jīng)過運(yùn)算可得到實(shí)際溫度值。由于對(duì)線性回歸方程進(jìn)行過檢驗(yàn)，可使得方程顯著，回歸有意義。在投入實(shí)際使用之前，對(duì)pt100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，依據(jù)采集的pt100溫度傳感器的數(shù)字值與同時(shí)輸入讀取的實(shí)測(cè)溫度值為預(yù)處理數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到符合當(dāng)前設(shè)備和測(cè)溫區(qū)間的線性關(guān)系，使得轉(zhuǎn)換結(jié)果貼近實(shí)測(cè)溫度，溫度轉(zhuǎn)換誤差小于±0.1℃。該種溫度轉(zhuǎn)換方法，通過預(yù)處理可確定每次檢測(cè)過程中最為接近的線性關(guān)系，可以屏蔽傳感器個(gè)體差異帶來(lái)的誤差，并且，因?yàn)轭A(yù)處理中選擇的溫度與待測(cè)溫度處于大體相同的溫度范圍，則可避免因?yàn)樵诓煌瑴y(cè)溫區(qū)間的線性度變化而導(dǎo)致測(cè)量誤差。解決目前溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法誤差較大的問題，是該種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法尤其適用于飲料生產(chǎn)等檢測(cè)精度要求高的領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法的流程圖1。

圖2是本發(fā)明的一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法的流程圖2。

圖3是本發(fā)明的一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法的流程圖3。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的回歸方程的輸入和移去的變量表。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的一元線性回歸模型擬合數(shù)據(jù)表。

圖6是本發(fā)明的回歸方程的方差分析表。

圖7是本發(fā)明的回歸方程的系數(shù)檢驗(yàn)表。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種pt100溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括以下步驟：s1，對(duì)pt100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，得到當(dāng)前溫度范圍內(nèi)的回歸常數(shù)a和回歸系數(shù)b；s2，獲取pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值；s3，對(duì)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理得到溫度自變量x；s4，溫度自變量x乘以回歸系數(shù)b后，減去回歸常數(shù)a，溫度因變量y，即實(shí)際溫度值。通過對(duì)p100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算得到當(dāng)前測(cè)量環(huán)境下最為適當(dāng)?shù)木€性回歸方程，確定可用的回歸常數(shù)和回歸系數(shù)，對(duì)p100溫度傳感器檢測(cè)得到的測(cè)量溫度數(shù)值進(jìn)行處理，得到精確運(yùn)算的自變量值，自變量值經(jīng)過運(yùn)算可得到實(shí)際溫度值。

如圖2所示，所述步驟s1包括以下步驟，s11，對(duì)使用溫度范圍內(nèi)的液體溫度進(jìn)行預(yù)處理測(cè)量，獲取pt100溫度傳感器的預(yù)處理溫度測(cè)量值；s12，對(duì)預(yù)處理溫度測(cè)量值進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理得到預(yù)處理溫度自變量x1；s13，輸入實(shí)際溫度數(shù)值，記為溫度因變量y1；s14，通過線性回歸分析得到x1和y1之間的一元線性回歸方程；s15，檢驗(yàn)線性回歸方程，得到可用的回歸系數(shù)b和回歸常數(shù)a。由于對(duì)線性回歸方程進(jìn)行過檢驗(yàn)，可使得方程顯著，回歸有意義。在投入實(shí)際使用之前，對(duì)pt100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理，依據(jù)采集的pt100溫度傳感器的數(shù)字值與同時(shí)輸入讀取的實(shí)測(cè)溫度值為預(yù)處理數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到符合當(dāng)前設(shè)備和測(cè)溫區(qū)間的線性關(guān)系，使得轉(zhuǎn)換結(jié)果貼近實(shí)測(cè)溫度，溫度轉(zhuǎn)換誤差小于±0.1℃。

如圖3所示，所述步驟s15包括以下步驟，s151，檢測(cè)自變量是否已經(jīng)全部進(jìn)入回歸方程，如是則進(jìn)入步驟s152，如不是則返回步驟s14；s152，構(gòu)建決定系數(shù)r2對(duì)一元線性回歸模型進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，通過檢驗(yàn)則進(jìn)入步驟s153，如未能則返回步驟s14；s153，檢驗(yàn)回歸方程的顯著性，如確認(rèn)方程顯著，回歸有意義則進(jìn)入步驟s154，如未能方程不顯著則返回步驟s14；s154，用t檢驗(yàn)方式確定回歸方程的系數(shù)顯著性，確定可用的回歸系數(shù)b和回歸常數(shù)a。

本實(shí)施例中以溫度區(qū)間67.9～91.4℃為例，具體介紹對(duì)pt100溫度傳感器進(jìn)行預(yù)處理。將pt100溫度傳感器在高溫區(qū)間（67.9～91.4℃）的實(shí)測(cè)溫度和數(shù)字反饋值導(dǎo)入spss進(jìn)行線性回歸分析，得到以下分析結(jié)果。如圖4顯示已輸入變量和被移除變量的信息，從結(jié)果可知，回歸分析所定義的自變量，反映實(shí)際溫度的數(shù)字值已經(jīng)全部進(jìn)入回歸方程。因變量為通過水銀溫度計(jì)讀取的實(shí)測(cè)溫度，因此可以確定所輸入的解釋變量都顯著而且有較強(qiáng)的解釋力度。

如圖5所示，對(duì)一元線性回歸模型進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，模型擬合相關(guān)系數(shù)r=0.999，決定系數(shù)r2=0.998，調(diào)整后的決定系數(shù)r2=0.998，標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)的誤差為0.2844。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可知模型擬合效果較好，pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值跟實(shí)際溫度之間有顯著的線性關(guān)系。

如圖6所示，對(duì)一元回歸線性方程進(jìn)行方差分析，主要檢驗(yàn)回歸系統(tǒng)的顯著性，從圖中可知，該組數(shù)據(jù)分析結(jié)果的回歸平方和s回=1604.059，殘差平方和s殘=2.588，所用的回歸模型統(tǒng)計(jì)量值f=19833.152，相伴概率sig（significant）值p=0.000，故可確定所采用的一元線性回歸模型是有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的，相應(yīng)的置信水平為0.000，比常用的置信水平0.05小，因此可以認(rèn)為方程顯著，回歸是有意義的。

一元線性回歸方程的系數(shù)及系數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果如圖7所示，用t檢驗(yàn)方式確定回歸方程的系數(shù)顯著性。從表中可知非標(biāo)準(zhǔn)化回歸方程的常數(shù)項(xiàng)a=—3.605，pt100溫度傳感器反饋的數(shù)字值自變量系數(shù)b=0.102。通過t檢驗(yàn)法對(duì)回歸方程系數(shù)的檢驗(yàn)，常數(shù)項(xiàng)檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的相伴概率p=0.00，小于常用的p=0.05，顯示其可置信度高。這一結(jié)果同時(shí)也表明常數(shù)項(xiàng)和自變量系數(shù)都是顯著的。根據(jù)以上分析，可得到pt100反饋的數(shù)字值跟實(shí)際溫度之間在區(qū)間67.9～91.4℃的回歸方程為y=0.102x-3.605。其中溫度因變量y為實(shí)際溫度，溫度自變量x為pt100溫度傳感器反饋的機(jī)器數(shù)經(jīng)a/d模塊轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)字量。

本發(fā)明所述步驟s2包括以下步驟，s21，利用恒流源對(duì)pt100溫度傳感器供電，檢測(cè)pt100溫度傳感器的電流模擬量；s22，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)監(jiān)測(cè)到的電流模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值。該步驟主要為獲取pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，主要可通過硬件執(zhí)行部分實(shí)現(xiàn)，包括測(cè)量實(shí)際溫度的pt100溫度傳感器，為其供電的恒流源，以及對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的a/d模塊。

本發(fā)明所述步驟s3包括以下步驟，s31，將得到的整數(shù)型pt100溫度傳感器的測(cè)量數(shù)值變?yōu)殡p整數(shù)型數(shù)值；s32，將雙整數(shù)數(shù)值變?yōu)閷?shí)數(shù)型數(shù)值，得到實(shí)數(shù)型的溫度自變量x。該步驟主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型的轉(zhuǎn)換，有a/d模塊轉(zhuǎn)后得到的屬于以整數(shù)型數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)后續(xù)一元線性回歸方程的運(yùn)算，該步驟將整數(shù)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)型數(shù)值進(jìn)行存儲(chǔ)。