本發(fā)明涉及溫度傳感器，具體而言涉及一種溫度傳感器的補償方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、溫度傳感器的溫漂(溫度漂移)是指傳感器在不同溫度條件下，其輸出值的變化不再與實際溫度線性對應(yīng)的現(xiàn)象，這是由于傳感器的敏感材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，隨著溫度變化導(dǎo)致敏感材料的電導(dǎo)率、阻抗等特性會發(fā)生變化，同時傳感器的電子元件(如運算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等)在不同溫度下的性能表現(xiàn)不同，會導(dǎo)致輸出信號(如采樣電流信號等)偏移，最終引起其特性隨溫度變化而改變。這樣的現(xiàn)象通常會導(dǎo)致測量結(jié)果的不準確性和不穩(wěn)定性，因此通常會進行標定和補償，例如設(shè)計專用的溫度補償電路、數(shù)字濾波電路或者通過算法在微控制器中進行補償，補償溫度變化引起的溫度測量結(jié)果偏差。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，溫度傳感器的廠商通常配置軟件、硬件、校準以及數(shù)字補漲的方法來減少或消除由于溫度變化引起的傳感器檢測誤差。軟件補償方式主要采用校準曲線或者多項式校準等方式：校準曲線主要是通過實驗數(shù)據(jù)建立傳感器的校準曲線，根據(jù)實際溫度和傳感器輸出值的關(guān)系進行校正，這種方法適用于大多數(shù)溫度傳感器；多項式回歸是指使用多項式回歸模型擬合溫度與傳感器輸出之間的關(guān)系，從而進行補償。硬件補償方式的成本較高，需要設(shè)計專用的補償電路和元件，通過設(shè)計溫度補償電路來補償溫度變化的影響，例如使用溫度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過調(diào)節(jié)電路中的參考電壓來補償主傳感器的誤差；此外還可使用專門設(shè)計的溫度補償元件(如電阻溫度補償元件)來減少溫度變化對傳感器的影響，這是耳溫槍、耳溫槍等溫度傳感器普遍采用的補償策略。現(xiàn)有技術(shù)中對溫度傳感器的校準補償通常是指自校準策略，自校準是指通過傳感器內(nèi)置的溫度監(jiān)測結(jié)果并根據(jù)內(nèi)部溫度信息自動調(diào)整輸出值以補償環(huán)境溫度的變化，或者定期使用一致的外部的標準溫度源進行校準，從而保持傳感器的準確性。

3、以pt200溫度傳感器為例，在工業(yè)自動化、環(huán)境檢測、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域被廣泛引用。尤其是隨著《大氣污染防治行動計劃》的實施，針對柴油發(fā)動機尾氣排放的治理在越來越多的地區(qū)得以開展和實施。發(fā)動機尾氣后處理scr系統(tǒng)已經(jīng)成為中、大型功能發(fā)動機尾氣后處理的主要途徑和發(fā)展方向，其中廣泛應(yīng)用的pt200溫度傳感器，是scr系統(tǒng)中重要的傳感器，溫度的準確性直接影響系統(tǒng)的處理效果?，F(xiàn)有pt200溫度傳感器的補償計算主要有查表法、擬合公式等。其中，查表法的缺陷是需要大量的數(shù)據(jù)，而且不能保證每個電阻值都在表中找到，找不到阻值只能通過近似到最接近的阻值上，誤差比較大。此外，擬合公式法是通過多組數(shù)據(jù)擬合出一個近似的公式，擬合出的單一公式不能完全表達出溫度曲線，存在上下局部波動的情況，導(dǎo)致實際補償時的溫度偏差大，而且擬合出的公式是高階方程，會占用大量的計算資源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種計算資源占用少、計算量小且補償精度高的溫度傳感器的補償方法，在溫度傳感器實際使用過程中，可根據(jù)所得檢測輸出判斷所處的補償區(qū)間并進行快速計算補償輸出，效率和精度高。

2、根據(jù)本發(fā)明目的的第一方面，提出一種溫度傳感器的補償方法，包括：

3、步驟1、將溫度傳感器接入一恒壓源電路，在不同溫度條件下，獲取由所述溫度傳感器監(jiān)測溫度變化而輸出的電流信號，作為模擬量輸出，其中每個溫度對應(yīng)一個電流信號；

4、步驟2、將每個溫度對應(yīng)的電流信號經(jīng)由一a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，根據(jù)模擬量與數(shù)字量數(shù)值的關(guān)系獲得對應(yīng)溫度下的數(shù)字量數(shù)值；

5、步驟3、將任意兩個相鄰溫度點之間的溫度漂移關(guān)系等效為一條直線，并計算該兩個相鄰溫度點之間直線的斜率，獲得連續(xù)的多個溫度段對應(yīng)的斜率ki，i＝1,2,3,...,n；

6、步驟4、在實際檢測過程中，將溫度傳感器輸出的電流信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出獲得對應(yīng)的模擬量數(shù)值gm；

7、步驟5、根據(jù)模擬量數(shù)值gm所處的溫度段確定對應(yīng)的斜率km；以及

8、步驟6、根據(jù)所述模擬量數(shù)值gm、模擬量數(shù)值gm所處的溫度段以及溫度段對應(yīng)的斜率km，確定補償后的溫度檢測值并輸出。

9、根據(jù)本發(fā)明目的的第二方面，提出一種溫度傳感器的補償方法，包括以下步驟：

10、步驟1、將溫度傳感器接入一恒壓源電路，在不同溫度條件下，獲取由所述溫度傳感器監(jiān)測溫度變化而輸出的電流信號，作為模擬量輸出，其中每個溫度對應(yīng)一個電流信號，記為ai0～ain；

11、步驟2、將每個溫度對應(yīng)的電流信號經(jīng)由一a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，根據(jù)模擬量與數(shù)字量數(shù)值的關(guān)系獲得對應(yīng)溫度下的數(shù)字量數(shù)值，將數(shù)字量數(shù)值記為g0～gn，與所述ai0～ain一一對應(yīng)，構(gòu)造數(shù)據(jù)集qi＝(qt0,qt1,qt2,…,qti,…,qtn)，其中第i個數(shù)據(jù)qti由gi及其對應(yīng)的aii構(gòu)成；

12、步驟3、根據(jù)預(yù)先配置的不同的窗口長度l，將所述數(shù)據(jù)集進行分割，切分獲得多個子集，并對每個子集進行高階樣條插值，確定每個子集的擬合關(guān)系fq＝fl(g)；

13、步驟4、在每個子集及其根據(jù)任一窗口長度l所獲得擬合關(guān)系fq＝fl(g)的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)集qi＝(qt0,qt1,qt2,…,qti,…,qtn)計算每個aii對應(yīng)的擬合結(jié)果，計算擬合結(jié)果與aii對應(yīng)的gi的標準差；

14、步驟5、根據(jù)標準差最小值，確定對應(yīng)的窗口長度lm以及所獲得的擬合關(guān)系fq＝flm(g)作為對每個窗口范圍內(nèi)的溫度補償關(guān)系；

15、步驟6、根據(jù)模擬量數(shù)值gm，按照窗口長度lm判斷其所述的窗口范圍，并根據(jù)對應(yīng)窗口范圍內(nèi)的擬合關(guān)系，計算補償后的溫度檢測值并輸出。

16、根據(jù)本發(fā)明目的的第三方面，提出一種計算機系統(tǒng)，包括：

17、一個或多個處理器；

18、存儲器，存儲可被操作的指令，所述指令在通過所述一個或多個處理器執(zhí)行時使得所述一個或多個處理器執(zhí)行操作，所述操作包括執(zhí)行前述的溫度傳感器的補償方法的過程。

技術(shù)特征：

1.一種溫度傳感器的補償方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述的不同溫度條件為梯度劃分的不同溫度條件；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述溫度變化值的取值范圍在0.5～50℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述根據(jù)模擬量與數(shù)字量數(shù)值的關(guān)系獲得對應(yīng)溫度下的數(shù)字量數(shù)值，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述任意兩個相鄰溫度點之間的溫度漂移關(guān)系等效為一條直線，并計算該兩個相鄰溫度點之間直線的斜率，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述模擬量數(shù)值gm、模擬量數(shù)值gm所處的溫度段以及溫度段對應(yīng)的斜率km，確定補償后的溫度檢測值并輸出，包括：

7.一種溫度傳感器的補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述的不同溫度條件為梯度劃分的不同溫度條件；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度傳感器的補償方法，其特征在于，所述溫度變化值的取值范圍在0.5～50℃，并且：

10.一種計算機系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及溫度傳感器領(lǐng)域，具體公開一種溫度傳感器的補償方法與系統(tǒng)，該方法包括：將溫度傳感器接入恒壓源電路，檢測溫度變化而輸出的電流信號；將電流信號經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換并根據(jù)模擬量與數(shù)字量數(shù)值的關(guān)系獲得對應(yīng)數(shù)字量數(shù)值；將任意兩個溫度點之間等效為一條直線，計算直線的斜率，獲得連續(xù)的多個溫度段對應(yīng)的斜率；在實際檢測過程中，將溫度傳感器輸出的電流信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出獲得對應(yīng)的模擬量數(shù)值；最后根據(jù)所述模擬量數(shù)值、模擬量數(shù)值所處的溫度段以及溫度段對應(yīng)的斜率，確定補償后的溫度檢測值并輸出。本發(fā)明的方法計算資源占用少、計算量小，可根據(jù)檢測輸出判斷所處的補償區(qū)間并進行快速計算補償后溫度，補償計算效率和精度高。

技術(shù)研發(fā)人員：柴明明,熊飄洋,周存高
受保護的技術(shù)使用者：南京瀚深材料科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19