CN103698056B - 标定温度误差修正装置及修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标定温度误差修正装置及修正方法，修正装置包括标定用传感器，所述的标定用传感器连接有存储器，所述的存储器内存储有事先经过精确测量得到的标定用传感器的温度特性曲线，所述的存储器通过数据线连接有用以连接待标定设备的数据接口；温度标定状态下，待标定设备读取标定用传感器检测的信号R1、存储设备内存储的温度特性曲线、待标定设备附带传感器检测到的信号R2。待标定设备通过R1以及温度曲线参数，可以确定环境或设备温度，由此再由待标定设备附带传感器检测到的信号R2可以确定待标定设备附带传感器的温度曲线参数，从而对温度测量时的误差进行补偿修正。本发明简单又易于实现，降低了对环境及设备的精度要求。

Description

标定温度误差修正装置及修正方法

技术领域

本发明涉及温度计测量技术领域，尤其是涉及一种用于温度计的标定温度误差修正装置及修正方法。

背景技术

温度测量的准确性是温度计一个非常重要的性能参数，如何保证温度计测量的准确性，成为温度计生产的重要目标。

保障温度计准确性的一项重要操作就是标定操作，通过标定操作，确立温度曲线，最大限度的减小实际温度测量的误差。但标定结果的精度会直接影响温度计工作产生结果的准确性，因此做好温度计的标定是做好后续工作的前提。

现有的标定方法，由于标定设备(如恒温水槽)以及标定环境在温度稳定性方面的差异，难以保证标定操作的精度以及温度测量时的准确性。

普通体温计的标定一般将体温计自带的传感器放置于恒温水槽内进行标定。这种方法不仅需要高精度的水槽，而且要较长时间内保持温度稳定即温度波动较小且在要求的波动范围内，才能保证标定操作的准确性，这无疑增加了生产成本。

红外测温原理的温度计，其中的红外测温传感器，实际上是由热电堆组成的。热电堆是由多个热电偶串联而成，其基本工作原理与热电偶相同。目标物体温度，由冷端(环境)温度和热端温度构成，通过标定操作对环境温度进行准确标定后，可以对温度测量误差进行一定程度的补偿，温度标定进行误差修正，从而减小实测温度的偏差，可以有效确保温度计的测量准确性。温度测量设备进行标定操作中，标定的环境温度对于测量准确性的影响较大，因此环境温度及设备温度需维持在所需温度下，且长时间波动较小，实际中这种条件较难达到。

发明内容

本发明克服了上述现有技术中存在的不足，提供了一种简单、低成本又易于实现的温度标定误差修正装置及方法，适用于对各种温度测量设备(普通体温计与红外温度计)进行温度标定，且对于环境以及设备的精度要求降低。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种标定温度误差修正装置，该误差修正装置包括标定用传感器，所述的标定用传感器连接有存储器，所述的存储器内存储有事先经过精确测量得到的标定用传感器的温度特性曲线，所述的存储器通过数据线连接有用以连接待标定设备的数据接口。

一种标定温度误差修正方法，步骤如下：

一，在满足实际测量要求的温度范围内，通过多次实验，以0.01～0.05℃的温度间隔对标定用传感器进行温度标定，获取到标定用传感器的包含温度值与阻值信号对应关系的温度特性曲线，从而可以精确确定标定用传感器的温度曲线数据，然后将此温度特性曲线写入存储器；满足实际测量要求的温度范围是指：如实际测温范围为0-60℃，则此温度范围至少应包括0-60℃；标定用传感器的包含温度值与阻值信号对应关系的温度特性曲线，其表示的是温度与电阻值的对应关系，知道了其中一个点的电阻值，便可通过查找温度特性曲线得到其对应的温度值，此温度特性曲线符合公式实际上标定用传感器的温度与阻值的对应关系，包括R₀和T₀值是通过多次实验精确获得的；另外阻值信号实际上表示的是检测电信号对应的电阻值。

二，温度标定状态下，将待标定设备通过数据接口与标定温度误差修正装置中的存储器进行连接，将标定用传感器与待标定设备附带的传感器固定在相近位置后，同时放入恒温水槽中；

三，待标定设备附带的传感器读取标定用传感器检测的阻值信号R1、存储器内存储的温度特性曲线、待标定设备附带的传感器检测到的阻值信号R2；待标定设备的CPU根据标定用传感器测得的阻值信号R1在存储器中的温度特性曲线上查找其对应的温度T₀，待标定设备测得的阻值信号R2即为待标定设备在T₀温度下对应的阻值R₀；再根据阻值与温度的关系式：可以得到待标定设备的在不同数值下的各温度、阻值参数，进而可以确定待标定设备的温度特性曲线；

四，在待标定设备标定完成后，在进行实测温度时，以步骤三中获得的待标定设备的温度特性曲线，进行误差补偿，得到准确的测量温度值。

传感器是每个温度计所必备的测温组件，传感器种类不同，特性参数就不同，即使测量温度相同的情况下，输出的信号也有可能不同，因此R1、R2就存在差异。

传感器检测被测对象会产生一个电信号，这个电信号就是一个阻值信号，而这个阻值信号经过换算会得到对应的温度值，阻值信号与温度值符合下面的业内公知的关系式：

$R=R_0*e^{\mathrm{\β}(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0})};$

上述公式中，T：被测绝对温度；

T₀：参考绝对温度，即等于参考摄氏温度+273；

R₀：T₀温度下对应的电阻值；

R：T工作温度下对应的电阻值；

e：e是数学常数，e=2.718281828459；

β：为材料常数，比如可以为3540；当然也可以为其他数值；

也就是说，温度计的传感器在实际测温时其检测到的阻值信号与温度值之间符合上面的公式，在这个公式中，e和β均为常数，T₀和R₀可以通过温度标定得到；当T₀存在误差时，如预期要求标定温度为20℃，但实际恒温水槽的水温可能出现超出允许误差范围的波动，如温度为20.5℃，此时传感器检测到的R₀值实际上为20.5℃下对应的阻值信号，如果在没有修正误差标定装置的情况下，就会认为R₀值对应的标定温度为20℃，即获得的参数与实际情况就会有偏差，那么代入上述公式后，在温度计日后的实际测温过程中，也就会产生偏差，造成测温不准，所以准确测定R₀值及其对应的实际标定温度T₀，才能保证后续测温数据的准确性。

再有，通常的出厂规格书中对待标定设备附带的传感器的温度曲线参数中，一般给出T₀=25℃时对应的R₀值，但R₀存在不同程度的误差，所以也并不能真正确定其温度特性曲线。

基于上述问题，本发明提供了一种标定温度误差修正装置，定义其各组成如下：误差修正装置D1，标定用传感器S1，存储器MD，待标定设备D2，待标定设备D2附带的传感器S2。

首先预先精确测得误差修正装置D1中标定用传感器S1的温度特性曲线，由此也就得到了其在不同温度数值的情况下所对应的阻值信号；那么再对待标定设备D2进行温度标定的过程中，将待标定设备D2与误差修正装置D1相连，并将待标定设备D2附带的传感器S2与误差修正装置D1中的标定用传感器S1靠近放置，并同时放入恒温水槽中；由于标定用传感器S1检测到的阻值信号及对应的温度值是预先精确测定的，所以此时，它检测到的阻值信号R1对照存储器MD中存储的温度特性曲线，就可以得到对应的温度值T₀，这个对应的温度值T₀就是当前恒温水槽的实际水温，也可以说是实际的标定环境温度，不管当前的水温是否是理论上要求的标定温度。

而待标定设备D2附带的传感器S2在恒温水槽中测得的阻值信号R2即为待标定设备D2在上述T₀温度下对应的阻值R₀，然后根据公式重新建立待标定设备D2的温度特性曲线，在待标定设备D2标定完成后实测温度时，以上述重建的温度特性曲线进行误差补偿，得到准确的测量温度值。

附图说明

图1为本发明标定温度误差修正装置与待标定设备的连接框图；

图2为标定温度误差修正装置的工作状态示意图。

图3为传感器的温度特性曲线的示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

实施例1：一种标定温度误差修正装置，如图1、图2所示，该误差修正装置D1包括标定用传感器S1，所述的标定用传感器S1通过数据线L1连接有存储器MD，所述的存储器MD内存储有事先经过精确测量得到的标定用传感器S1的温度特性曲线，所述的存储器MD通过数据线L2连接有用以连接待标定设备D2的数据接口J1。

标定25.0℃环境温度。实际生产中标定25.0℃环境温度操作时，一般的标定方法是，将环境温度控制在25.0℃左右，误差尽可能小，但在一定的操作时间内，温差就会比较大，如可能达到±1℃，标定操作的准确性就很难控制。

本发明所阐述的装置以及方法会根据实际要求的温度范围(如10℃-40℃)，在此温度范围内，以比较小的温度间隔(如0.05℃)对标定用传感器S1进行温度标定，获取到标定用传感器S1的温度曲线参数，也就得到了如图3所示的标定用传感器S1的包含温度值与阻值信号对应关系的温度特性曲线，并将此曲线数据写入到存储设备MD。

如图2所示，标定用传感器S1与待标定设备D2附带的传感器S2放置于同样的环境温度下，且放置的位置相近，这点可以保证两个传感器所检测的环境温度相同或十分相近，待标定设备D2根据标定用传感器S1检测的阻值信号(如51K)以及存储设备MD内的数据，推断此时的环境温度T₀为26.0℃，而同时待标定设备D2附带传感器S2检测到的阻值信号R2为50K，则可以建立26.0℃与50K的数据关系，也就确定了公式中T₀和R₀的数值，即确定了待标定设备D2附带传感器S2的温度特性曲线。

此标定过程中，虽然环境温度波动达到了1℃，但同样完成了精确的标定操作。

实施例2：标定37.0℃水槽。采用一般方法时，若实际水槽温度为37.5℃，则标定操作误差比较大。采用本发明所阐述的装置及方法，在要求温度范围内(如32.0℃-42.0℃)，以比较小的温度间隔(如0.05℃)对标定用传感器S1进行标定，获取到标定用传感器S1的温度曲线参数，将此曲线数据写入到存储设备MD。标定用传感器S1与待标定设备D2附带传感器S2放置于同一水槽内，这点可以保证两个传感器所检测的水槽温度相同或至少相近，待标定设备D2，根据标定用传感器S1的检测信号(如10K)以及存储设备MD内的数据，推断此时的水槽温度为37.5℃，而同时待标定设备D2附带传感器S2检测到的信号为11K，则可以建立37.5℃与11K的数据关系，即确立了待标定设备D2附带传感器S2的温度曲线参数。此标定过程中，虽然环境温度波动达到了0.5℃，但同样完成了精确的标定操作。

以上举例所用数据，均是为了形象的具体说明本发明是如何修正标定温度的误差的，温度与阻值的数据对应关系与传感器有关，即针对不同种类的传感器，β数值有可能不同，但厂家会给出其具体数值，所以上述举例中的数值不一定严格符合公式的运算。

采用本发明所述的标定装置以及方法，即使标定环境或标定设备温度变化且幅度较大，但标定装置的传感器与待标定设备的传感器检测的温度仍然相同，根据已知曲线参数以及实际检测到的信号，同样可以实现精确标定。本发明所述标定装置及标定方法，降低了对环境以及设备的精度要求，同时适用于大批量的标定操作，降低生产成本的同时，提高了生产效率。

Claims (1)

1.一种标定温度误差修正方法，其特征是步骤如下：

一，在满足实际测量要求的温度范围内，通过多次实验，以0.01～0.05℃的温度间隔对标定用传感器(S1)进行温度标定，获取到标定用传感器(S1)的包含温度值与阻值信号对应关系的温度特性曲线，从而可以精确确定标定用传感器(S1)的温度曲线数据，然后将此温度特性曲线写入存储器(MD)；

二，温度标定状态下，将待标定设备(D2)通过数据接口与标定温度误差修正装置中的存储器(MD)进行连接，将标定用传感器(S1)与待标定设备(D2)附带的传感器(S2)固定在相近位置后，同时放入恒温水槽中；

三，待标定设备附带的传感器读取标定用传感器(S1)检测的阻值信号R1、存储器(MD)内存储的温度特性曲线、待标定设备(D2)附带的传感器(S2)检测到的阻值信号R2；待标定设备(D2)的CPU根据标定用传感器(S1)测得的阻值信号R1在存储器(MD)中的温度特性曲线上查找其对应的温度T₀，待标定设备(D2)测得的阻值信号R2即为待标定设备(D2)在T₀温度下对应的阻值R₀；再根据阻值与温度的关系式：可以得到待标定设备(D2)的在不同数值下的各温度、阻值参数，进而可以确定待标定设备(D2)的温度特性曲线；上述关系式中，T：被测绝对温度；T₀：参考绝对温度；R₀：T₀温度下对应的电阻值；R：T工作温度下对应的电阻值；e：e是数学常数，e＝2.718281828459；β：为材料常数；

四，在待标定设备(D2)标定完成后，在进行实测温度时，以步骤三中获得的待标定设备(D2)的温度特性曲线，进行误差补偿，得到准确的测量温度值。