CN107121218B - 一种一键式气温传感器校准系统 - Google Patents

一种一键式气温传感器校准系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开的一键式气温传感器校准系统包括：控制台、温度校准控制器、标准温度传感器、待校准温度传感器、恒温槽和数据采集器。操作员通过控制台向温度校准控制器发送校准指令；温度校准控制器对恒温槽的温度进行调节控制；数据采集器在恒温槽不同的温度点采集标准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合A，在恒温槽不同的温度点采集待校准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合B；温度校准控制器根据集合A和B,利用最小二乘法生成不同气温传感器的校准系数集合C，使用者就可以根据校准系数对待校准温度传感器进行校准，这不但提高了海洋气温监测的准确性，而且实现了对海洋气温传感器的一键式校准，大大节约了劳动力，提高了工作效率。

Description

一种一键式气温传感器校准系统
技术领域
本申请属于海洋气象监测技术领域，具体地说，涉及一种一键式气温传感器校准系统。
背景技术
海洋气温信息对周围居民生活、渔业劳作及附近工业发展有很大影响，需要进行及时、准确的监测。
海洋气温传感器工作于海上环境，与陆地环境不同，受海上风力、风向、气压等气象因素的影响，气温传感器在海洋使用时会面临环境的特殊性，包括腐蚀性强、湿度大、风速比陆地高25％、气温传感器往往集成于浮标或船舶等平台上而随平台摇摆等。由于上述因素会导致气温传感器性能及使用寿命的下降，因此需要对海洋气温传感器进行及时、准确的校准。
目前国内气温校准的方法是人工校准，效率低下，且存在误操作的可能性，导致校准不准确，因此需要自动化的校准方式。
发明内容
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种一键式气温传感器校准系统，以提高海洋气温监测的准确性，提高校准工作效率。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种一键式气温传感器校准系统。本申请的一键式气温传感器校准系统包括：控制台、温度校准控制器、标准温度传感器、待校准温度传感器、恒温槽和数据采集器；
所述控制台与所述温度校准控制器连接，操作员通过所述控制台向所述温度校准控制器发送校准指令；
温度校准控制器对恒温槽的温度进行调节控制，并通过数据采集器采集放置在恒温槽中的标准温度传感器和待校准温度传感器在各个校准温度点的温度值；所述校准温度点的数量为多个，具体根据待校准温度传感器的使用环境和精度要求选择校准温度点及校准温度点的数量；所述待校准温度传感器的数量为1个或者多个；
数据采集器在恒温槽不同的温度点采集标准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合A，在恒温槽不同的温度点采集待校准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合B，并发送给温度校准控制器；
温度校准控制器根据温度值数据集合A和B,利用最小二乘法生成不同气温传感器的校准系数集合C；
使用者根据生成的校准系数对待校准温度传感器进行校准。
如上所述的系统中，所述数据采集器还可以进一步的包括第一数据采集器和第二数据采集器，所述第一数据采集器用于采集标准温度传感器的温度值，所述第二数据采集器用于采集待校准温度传感器的温度值。
如上所述的系统，具体的，所述第一数据采集器可以为数显标准采集器，所述第二数据采集器可以为自制数据采集器。
如上所述的系统中，优选地，所述校准温度点的数量为12个，分别为：1℃、3℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃；所述待校准温度传感器的数量为n个；
温度校准控制器按照从低温至高温的顺序，将恒温槽的温度依次调控在各校准温度点，并通过第一采集器采集标准温度传感器在各校准温度点的温度值，通过第二采集器采集待校准温度传感器在各校准温度点的温度值；
对校准温度点按照从低温至高温的顺序进行编号，即1℃的校准温度点记为第1个校准温度点，50℃的校准温度点记为第12个校准温度点；对待校准温度传感器进行编号，记为:第1，…，n个待校准温度传感器；第一采集器采集的标准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：A1，A2，…,A12；第二采集器采集的第n个待校准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]；温度校准控制器依据A1，A2，…,A12和B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，使用最小二乘法进行曲线拟合，生成拟合系数：Cn1、Cn2和Cn3，并将：Cn1、Cn2和Cn3作为第n个待校准温度传感器的校准系数；
温度校准控制器根据标准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值A1，A2，…,A12，以及第n个待校准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，以及生成的第n个待校准温度传感器的校准系数：Cn1、Cn2和Cn3，自动生成校准文件，所述校准文件用于对第n个待校准温度传感器进行校准。
如上所述的系统，还可以进一步的包括:网关和云服务器，所述温度校准控制器通过网管连接到所述云服务器；
操作员通过终端设备远程访问云服务器，并通过云服务器向温度校准控制器发送校准指令，实现对气温传感器的一键式远程校准。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
1、基于恒温槽的恒温环境和高精度的标准温度传感器，并通过设置多个恒温校准温度点，准确度高，特别适用于对精度要求较高的海洋气温传感器的校准；
2、实现了气温传感器的一键式自动化校准，节约了劳动力；
3、不但提供了人工一键式校准操作平台，而且基于云服务器提供了远程操作服务，灵活性高，用户体验好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例的一键式气温传感器校准系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
图1是本申请实施例的一键式气温传感器校准系统的结构示意图。如图1示，本实施例的一键式气温传感器校准系统包括：控制台、温度校准控制器、标准温度传感器、待校准温度传感器、恒温槽和数据采集器。
具体的，所述控制台与所述温度校准控制器连接，为操作者提供了输入窗口，操作员通过所述控制台向所述温度校准控制器发送校准指令。
温度校准控制器在接收到校准指令后，对恒温槽的温度进行调节控制，并通过数据采集器采集放置在恒温槽中的标准温度传感器和待校准温度传感器在各个校准温度点的温度值；所述校准温度点的数量为多个，具体根据待校准温度传感器的使用环境和精度要求选择校准温度点及校准温度点的数量；所述待校准温度传感器的数量为1个或者多个。
数据采集器在恒温槽不同的温度点采集标准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合A，在恒温槽不同的温度点采集待校准温度传感器的温度值，获取温度值数据集合B，并发送给温度校准控制器；
温度校准控制器根据温度值数据集合A和B,利用最小二乘法生成不同气温传感器的校准系数集合C；使用者根据生成的校准系数对待校准温度传感器进行校准。
如上所述的系统中，所述数据采集器还可以进一步的包括第一数据采集器和第二数据采集器，所述第一数据采集器用于采集标准温度传感器的温度值，所述第二数据采集器用于采集待校准温度传感器的温度值。
具体的，为提高校准准确度，所述第一数据采集器可以为高精度的数显标准采集器；所述第二数据采集器可以为自制数据采集器。
如上所述的系统中，优选地，所述校准温度点的数量为12个，分别为：1℃、3℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃；所述待校准温度传感器的数量为n个；
温度校准控制器按照从低温至高温的顺序，将恒温槽的温度依次调控在各校准温度点，并通过第一采集器采集标准温度传感器在各校准温度点的温度值，通过第二采集器采集待校准温度传感器在各校准温度点的温度值；
对校准温度点按照从低温至高温的顺序进行编号，即1℃的校准温度点记为第1个校准温度点，50℃的校准温度点记为第12个校准温度点；对待校准温度传感器进行编号，记为:第1，…，n个待校准温度传感器；第一采集器采集的标准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：A1，A2，…,A12；第二采集器采集的第n个待校准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]；
温度校准控制器依据A1，A2，…,A12和B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，使用最小二乘法进行曲线拟合，生成拟合系数：Cn1、Cn2和Cn3，并将：Cn1、Cn2和Cn3作为第n个待校准温度传感器的校准系数；
温度校准控制器根据标准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值A1，A2，…,A12，以及第n个待校准温度传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，以及生成的第n个待校准温度传感器的校准系数：Cn1、Cn2和Cn3，自动生成校准文件，校准文件用于对第n个待校准温度传感器进行校准。
下面给出具体的校准应用实施例，校准过程如下：
步骤一：通过温度校准控制器中的软件界面平台，设置校准的温度点，例如，校准温度点为：1℃、3℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃，共12个校准温度点；
步骤二：通过控制台的操作键，选择软件中的校准按钮，点击之后，校准自动进行；
步骤三：温度校准控制器按照设置的校准温度点开始控制恒温槽的温度，例如从最低校准温度点1℃开始；
步骤四：等到温度恒定在1℃的时候，温度校准控制器同时通知数显标准采集器来采集高精度的标准温度传感器，记录数值A1，以及通知被校准数据采集器采集1个或者多个被校准的温度传感器，记录数值B[1,1](第一个被校准传感器在第一个校准温度点的数值)，B[2,1](第二个被校准传感器在第一个校准温度点的数值)等，并且要把A1和B[1,1]，B[2,1]等数值发送给温度校准控制器；
步骤五：温度校准控制器得到数值后，主动调节恒温槽，把水槽的温度值自动上升到3℃，等稳定后，重复步骤四和步骤五，直到最后一个校准温度点完成；
步骤六：温度校准控制器根据获得的数值A1，A2，…,A12和B[1,1]，B[1,2]，…,B[1,12]及B[2,1]，B[2,2]，…,B[2,12]甚至第n个被校准传感器B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，进行校准系数的获取；
步骤七：以被校准传感器1为例，利用A1，A2，…,A12和B[1,1]，B[1,2]，…,B[1,12]这12组数据，使用最小二乘法，进行曲线拟合，记录下拟合系数C11、C12和C13，同理可以生成第n个被校准传感器的拟合系数Cn1、Cn2和Cn3。
步骤八：把每一个被校准的传感器对应的校准数值，例如B[1,1]，B[1,2]，…,B[1,12]，和标准的测量值A1，A2，…,A12，以及拟合系数C11、C12和C13保存成一个文件，这样就完成了整个校准工作。
如上所述的系统，还可以进一步的包括:网关和云服务器，所述温度校准控制器通过网管连接到所述云服务器；操作员通过终端设备远程访问云服务器，并通过云服务器向温度校准控制器发送校准指令，实现对气温传感器的一键式远程校准。
综上所述，本申请提供的一键式气温传感器校准系统包括了控制台、温度校准控制器、标准温度传感器、待校准温度传感器、恒温槽和数据采集器。控制台与温度校准控制器连接，操作员通过控制台向温度校准控制器发送校准指令；温度校准控制器对恒温槽的温度进行调节控制，并通过数据采集器采集放置在恒温槽中的标准温度传感器和待校准温度传感器在各个校准温度点的温度值；温度校准控制器依据采集的待校准温度传感器与标准温度传感器在各个校准温度点的温度值，使用最小二乘法进行曲线拟合，生成校准系数，进而可以根据校准系数对待校准温度传感器进行校准，不但提高了海洋气温监测的准确性，而且实现了对海洋气温传感器的一键式校准，大大节约了劳动力，提高了工作效率。进一步的，本申请的气温传感器校准系统还基于云服务器平台，为操作者提供了远程操作服务，灵活性高，用户体验好。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改，并能够在本申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种一键式气温传感器校准系统，其特征在于，包括：控制台、温度校准控制器、标准气温传感器、待校准气温传感器、恒温槽和数据采集器；所述控制台与所述温度校准控制器连接，用户通过所述控制台向所述温度校准控制器发送校准指令；温度校准控制器对恒温槽的温度进行调节控制，并通过数据采集器采集放置在恒温槽中的标准气温传感器和待校准气温传感器在各个校准温度点的温度值；所述校准温度点的数量为多个，具体根据待校准气温传感器的使用环境和精度要求选择校准温度点及校准温度点的数量；所述待校准气温传感器的数量为1个或者多个；数据采集器在恒温槽不同的温度点采集标准气温传感器的温度值，获取温度值数据集合A，在恒温槽不同的温度点采集待校准气温传感器的温度值，获取温度值数据集合B，并发送给温度校准控制器；温度校准控制器根据温度值数据集合A和B,利用最小二乘法生成不同的校准系数集合C；用户根据生成的校准系数对待校准气温传感器进行校准；其中，数据采集器包括第一数据采集器和第二数据采集器，第一数据采集器用于采集标准气温传感器的温度值，第二数据采集器用于采集待校准气温传感器的温度值；校准温度点的数量为12个，分别为：1℃、3℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃；待校准气温传感器的数量为n个；温度校准控制器按照从低温至高温的顺序，将恒温槽的温度依次调控在各校准温度点，并通过第一采集器采集标准气温传感器在各校准温度点的温度值，通过第二采集器采集待校准气温传感器在各校准温度点的温度值；对校准温度点按照从低温至高温的顺序进行编号，即1℃的校准温度点记为第1个校准温度点，50℃的校准温度点记为第12个校准温度；对待校准气温传感器进行编号，记为:第1，…，n个待校准气温传感器；第一采集器采集的标准气温传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：A1，A2，…,A12；第二采集器采集的第n个待校准气温传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值分别记为：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]；温度校准控制器依据A1，A2，…,A12和B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，使用最小二乘法进行曲线拟合，生成拟合系数：Cn1、Cn2和Cn3，并将：Cn1、Cn2和Cn3作为第n个待校准气温传感器的校准系数；温度校准控制器根据标准气温传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值A1，A2，…,A12，以及第n个待校准气温传感器在第1个校准温度点至第12个校准温度点的温度值：B[n,1]，B[n,2]，…,B[n,12]，以及生成的第n个待校准气温传感器的校准系数：Cn1、Cn2和Cn3，自动生成校准文件，所述校准文件用于对第n个待校准气温传感器进行校准；温度校准控制器通过网关连接到云服务器；用户通过用户终端设备远程访问云服务器，并通过云服务器向温度校准控制器发送校准指令，实现一键式远程校准。
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