CN103293505B - 一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子校准技术领域，提供了一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法，所述的温度补偿方法包括以下步骤：步骤A：确定电子校准件的n个定标温度数据；步骤B：根据电子校准件当前温度T，补偿到离当前温度最近的一个定标温度点Ti上。本发明所述的拓宽工作温度范围的温度补偿方法在不增加温度控制电路功耗、不增加温度稳定时间的前提下，任意拓宽电子校准件的工作范围。

Description

一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法

技术领域

本发明属于电子校准技术领域，尤其涉及一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法及其电子校准件。

背景技术

矢量网络分析仪的电子校准技术已得到越来越广泛的应用，电子校准的关键是电子校准件。电子校准件内部的电子标准一般使用微带电路或MMIC来实现，其电参数会受到温度的影响，严重影响电子校准件的校准精度。因此电子校准件中通常包含一个温度控制电路，将电子校准件内部温度控制到一个恒定的温度上。出厂时对电子校准件的定标，以及用户使用电子校准件进行校准时，电子校准件依靠温度控制电路保证内部温度都在同一个温度点上，从而保证了电子校准件的参数稳定，确保校准精度。

电子校准件出厂前需要对电参数进行测量定标，测量定标是在一个设定的恒定温度T_c下进行的，定标数据存储在电子校准件内部的非易失存储器内。用户在使用电子校准件时，电子校准件首先进行温度补偿，使电子校准件内部温度稳定在T_c，从而保证电子校准件的电参数稳定，确保校准精度。

电子校准件中的温度补偿电路由加热电阻、温度传感器和处理器组成。温度传感器负责采集当前电子校准件内部温度，然后传给处理器。加热电阻由处理器控制进行加热，来提升电子校准件内部的温度。受电子校准件功率及加热时间的限制假设温度控制电路最大升温范围为ΔT，当温度传感器检测到当前温度为T时，根据以下不同情况，加热电阻进行工作：

1)若T≥T_c，即当前温度高于或等于设定温度T_c，则加热电阻不工作。

2)若T＜T_c且T_c-T≤ΔT时，即当前温度低于设定温度T_c，并且与T_c的差值小于或等于ΔT，加热电阻开始工作，并能在限定的时间内使电子校准件内部温度稳定到T_c。

3)若T＜T_c且T_c-T＞ΔT时，即当前温度低于设定温度T_c，并且与T_c的差值大于ΔT，加热电阻开始工作，但不能在限定的时间内使电子校准件内部温度稳定到T_c。

电子校准件使用非易失存储器内T_c对应的定标数据进行校准操作，若温度没有稳定到T_c，则校准会出现误差。

根据上述分析，现有技术方案电子校准件的工作温度范围为[T_c-ΔT，T_c]温度变化为ΔT，一般为10℃左右。所以目前电子校准件的工作温度范围都比较窄。

由于温度控制电路的功耗比较大，而电子校准件通常是USB供电，电源功率有限，使电子校准件的温度控制范围比较窄。当环境温度和设定的工作温度相差较大时，升温稳定时间较长，甚至达不到设定的温度点。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法及其电子校准件，旨在解决电子校准件工作温度范围比较窄的问题。

本发明是这样实现的，一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法，包括以下步骤：

步骤A：确定电子校准件的n个定标温度数据；

步骤B：根据电子校准件当前温度T，补偿到离当前温度最近的一个定标温度点T_i上。

进一步地，所述步骤A包括：

步骤A1：对电子校准件选取n个温度点进行定标，相邻温度点的间隔为ΔT；

步骤A2：用环境温度实验箱依次将所述电子校准件温度稳定在所述n个温度点上，并依次在每个温度点上对电子校准件进行测量定标；

步骤A3：将所述n个温度点上的定标温度数据保存在电子校准件内部非易失存储器内。

进一步地，所述定标温度点T_i在所述的n个定标温度数据中进行选取，并称T_i为目标温度点。

进一步地，所述步骤B包括：

步骤B1：温度传感器获取所述电子校准件内部的当前温度T，从n个定标温度点中选取与当前温度T最接近的目标温度点；

步骤B2：电子校准件的处理器驱动加热电阻把温度稳定在目标温度点；

步骤B3：当电子校准件内部温度稳定在目标温度时，电子校准件在非易失存储器内选取温度点T_i对应的定标数据作为当前使用的定标数据。

进一步地，所述步骤B1中目标温度的选取方法为：

若T_i-1＜T≤T_i(1≤i≤n)，选取温度点T_i为目标温度点；

若(T₀-ΔT)＜T≤T₀，选取T₀为目标温度点。

进一步地，所述电子校准件的温度变化为(n+1)ΔT。

进一步地，所述温度点的间隔ΔT减小为温度点的间隔ΔT’，并满足ΔT’＜ΔT，则温度补偿时间缩短。

本发明还提供一种如上所述温度补偿方法的电子校准件，其中，包括温度传感器、处理器、加热电阻和存储器；所述温度传感器与所述处理器相连，用于采集电子校准件内部的实时温度，并传给所述处理器；所述加热电阻与所述处理器相连，根据处理器的控制进行加热，提升电子校准件内部的温度；所述存储器与处理器相连，用于存储n个温度点的定标数据。

进一步地，所述存储器为非易失的存储器，所述非易失的存储器按温度点递增的方式存储定标数据。

进一步地，所述电子校准件采用直流充电方式进行供电。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：在不改变硬件补偿电路的情况下，通过增加定标温度点个数，拓宽电子校准件工作温度范围；同时通过减小定标温度点温度间隔，缩短温度补偿时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电子校准件的连接关系图；

图2是本发明实施例提供的温度点定标值存储示意图。

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，以下结合附图及实施例，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。

如图1所示，一种温度补偿方法的电子校准件，包括温度传感器102、处理器101、加热电阻103和存储器104；所述温度传感器102与所述处理器101相连，用于采集电子校准件内部的实时温度，并传给所述处理器101；所述加热电阻103与所述处理器101相连，根据处理器101的控制进行加热，提升电子校准件内部的温度；所述存储器104与处理器101相连，用于存储n个温度点的定标数据。

假设在规定的加热功耗及加热时间的限制下温度控制电路最大升温范围为ΔT。所述电子校准件出厂定标时选取n个温度点进行定标，温度点的间隔为ΔT，比如：温度点T₀＝0℃、温度点T₁＝ΔT、温度点T₂＝2ΔT……温度点T_n＝nΔT。

定标时，使用环境温度实验箱依次将所述电子校准件温度稳定在上述n个温度点上，并依次在每个温度点上对电子校准件进行测量定标，将n个温度点上的定标数据保存在电子校准件内部非易失存储器内，存储格式如图2所示。

用户在使用时，温度补偿电路并不像现有技术方案一样将温度稳定在一个固定的温度点T_c上，而是根据当前温度，补偿到离当前温度最近的一个定标温度点T_i上，我们将T_i称为目标温度点，T_i在(T₀、T₁、T₂……T_n)中选取，温度补偿过程如下：

目标温度点选取，电子校准件温度传感器获取当前温度T。

若T_i-1＜T≤T_i(1≤i≤n)，则选取温度点T_i为目标温度点；

若(T₀-ΔT)＜T≤T₀，则选取T₀为目标温度点。

其他情况下则超过所述电子校准件工作温度范围。

由上述步骤可知当前温度T≤T_i且T_i-T≤ΔT，即当前温度T低于目标温度点T_i，且与T_i的差值小于等于ΔT，因此温度补偿电路可在限定时间内将温度稳定到T_i。

当机内温度稳定在目标温度T_i时，电子校准件在非易失存储器内选取温度点T_i对应的定标数据作为当前使用的定标数据。

使用上述的定标方法及温度补偿方法，只要当前温度在[T₀-ΔT，T_n]之内，温度控制电路可确保在不增加功耗和稳定时间的前提下，将温度稳定在目标温度点。因此所述电子校准件工作温度范围为[T₀-ΔT，T_n]，温度变化为(n+1)ΔT，相比于原有的技术方案，温度范围拓宽了n倍。

在上述方案中，定标温度点间隔为ΔT，若减小温度间隔为ΔT’，使ΔT’＜ΔT，则温度控制电路最大升温限制在ΔT’内，减少了温度补偿时间。

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。

Claims (4)

1.一种拓宽工作温度范围的温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：确定电子校准件的n个定标温度数据；

所述步骤A包括：

步骤A1：对电子校准件选取n个温度点进行定标，相邻温度点的间隔为ΔT；

步骤A2：用环境温度实验箱依次将所述电子校准件温度稳定在所述n个温度点上，并依次在每个温度点上对电子校准件进行测量定标；

步骤A3：将所述n个温度点上的定标温度数据保存在电子校准件内部非易失存储器内；

步骤B：根据电子校准件当前温度T，补偿到离当前温度最近的一个定标温度点T_i上；

所述步骤B包括：

步骤B1：温度传感器获取所述电子校准件内部的当前温度T，从n个定标温度点中选取与当前温度T最接近的目标温度点；

步骤B2：电子校准件的处理器驱动加热电阻把温度稳定在目标温度点；

步骤B3：当电子校准件内部温度稳定在目标温度时，电子校准件在非易失存储器内选取温度点T_i对应的定标数据作为当前使用的定标数据。

2.根据权利要求1所述的拓宽工作温度范围的温度补偿方法，其特征在于，所述步骤B1中目标温度的选取方法为：

若T_i-1＜T≤T_i(1≤i≤n)，选取温度点T_i为目标温度点；

若(T₀-ΔT)＜T≤T₀，选取T₀为目标温度点。

3.根据权利要求1所述的拓宽工作温度范围的温度补偿方法，其特征在于，所述电子校准件的温度变化为(n+1)ΔT。

4.根据权利要求1所述的拓宽工作温度范围的温度补偿方法，其特征在于，所述温度点的间隔ΔT减小为温度点的间隔ΔT’，并满足ΔT’＜ΔT，则温度补偿时间缩短。