CN107607143B - 一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备 - Google Patents

一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备,用于校正传感器的基线漂移。本申请实施例方法包括:获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,所述第一实际信号由所述传感器检测得到;获取缩放系数;根据所述第一基线信号与所述缩放系数计算得到基线漂移补偿;根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正。

Description

一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备
技术领域
本申请涉及电子领域,特别涉及一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备。
背景技术
随着电子技术的发展,各种仪器在人们的生活中应用越来越广泛,例如空气质量检测器或温湿度检测器等仪器,也在逐渐成为人们生活中不可缺少的部分,在这些仪器中,传感器成为不可或缺的部分,例如,在对空气进行质量检测时,会用到各种检测气体的传感器,在对温湿度进行检测时,会用到温度传感器或湿度传感器等。
而传感器受环境影响,检测的结果也将出现偏差,传感器在环境变化时,将出现基线漂移的情况,例如,在气体传感器测试气体浓度时,温度或湿度变化较大时,受温度或湿度影响,气体传感器将出现基线漂移,测试结果会出现偏差。现有方法的是添加一个辅助传感器,并利用该辅助传感器的检测取值对检测结果进行补偿,例如,气体传感器检测气体浓度时,用湿度传感器测试湿度变化,根据湿度变化的检测结果进行补偿计算,对气体传感器的检测结果进行校正。
因此,现有技术在传感器进行检测时,还需安装一个辅助传感器,才能得到传感器的基线漂移补偿,利用该基线漂移补偿对传感器的基线漂移进行校正。
发明内容
本申请实施例提供了一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备,用于校正传感器的基线漂移。
有鉴于此,本申请第一方面提供一种传感器基线漂移校正的方法,包括:
获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,所述第一实际信号由所述传感器检测得到;
获取缩放系数;
根据所述第一基线信号与所述缩放系数计算得到基线漂移补偿;
根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正。
优选地,所述方法还包括:
获取第二实际信号,所述第二实际信号为传感器在第二时间段内测得的信号;
获取所述第二时间段内的第二基线信号;
获取参考取值,所述参考取值为所述第二时间段内标准分析仪器检测得到的取值;
根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数;
将所述缩放系数存储至本地数据库。
优选地,所述获取缩放系数包括:
从所述本地数据库中获取所述缩放系数。
优选地,所述预置的公式包括:
C=(R-kB)/S,所述C为所述参考取值,所述R为所述第二实际信号,所述B为所述第二基线信号,所述k为所述缩放系数,所述S为所述传感器的灵敏度。
优选地,所述根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正,包括:
扣除所述第一实际信号中的所述基线漂移补偿。
本申请第二方面提供一种检测设备,包括:
第一获取模块,用于获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,所述第一实际信号由所述传感器检测得到;
第二获取模块,用于获取缩放系数;
第一计算模块,用于根据所述第一基线信号与所述缩放系数计算得到基线漂移补偿;
校正模块,用于根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正。
优选地,所述检测设备还包括:
第三获取模块,还用于获取第二实际信号,所述第二实际信号为传感器在第二时间段内测得的信号;
第四获取模块,还用于获取所述第二时间段内的第二基线信号;
第五获取模块,用于获取参考取值,所述参考取值为所述第二时间段内标准分析仪器检测得到的取值;
第二计算模块,用于根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数;
存储模块,用于将所述缩放系数存储至本地数据库。
优选地,所述第二获取模块,还用于从所述本地数据库中获取所述缩放系数。
优选地,第二计算模块,用于根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数,所述预置的公式包括:
C=(R-kB)/S,所述C为所述参考取值,所述R为所述第二实际信号,所述B为所述第二基线信号,所述k为所述缩放系数,所述S为所述传感器的灵敏度。
优选地,所述校正模块,还用于扣除所述第一实际信号中的所述基线漂移补偿。
本申请第三方面提供一种检测设备,其特征在于,包括:
处理器、存储器、总线以及输入输出接口;
所述存储器中存储有程序代码;
所述处理器调用所述存储器中的程序代码时执行本申请第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例第四方面提供一种存储介质,需要说明的是,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产口的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,用于储存为上述设备所用的计算机软件指令,其包含用于执行上述第一方面为终端设备所设计的程序。
该存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文缩写ROM,英文全称:Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(英文缩写:RAM,英文全称:Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例第五方面提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机软件指令,该计算机软件指令可通过处理器进行加载来实现上述第一方面中任意一项的传感器基线漂移校正方法中的流程。
从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:
终端分析设备获取传感器测得的实际信号、采集设备采集到的基线信号以及基线信号对应的缩放系数,通过实际信号、基线信号与缩放系数对传感器的基线漂移进行校正,不用再另外添加辅助传感器。
附图说明
图1为本申请实施例中传感器的结构图;
图2为本申请实施例中传感器基线漂移校正方法的一个流程示意图;
图3为本申请实施例中传感器基线漂移校正方法的另一个流程示意图;
图4为本申请实施例检测设备的一个实施例示意图;
图5为本申请实施例检测设备的另一个实施例示意图;
图6为本申请实施例检测设备的另一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种传感器基线漂移校正的方法以及检测设备,用于校正传感器的基线漂移。
本申请实施例中传感器的结构如图1所示,传感器由敏感元件、转换元件、电源以及变换电路构成,首先由敏感元件直接检测到被测量,例如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件,作用是将压力转换成弹性膜片的变形。将与被测量有确定关系的物理量信号向转换元件输出,转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号,转换元件是将敏感元件的输出量转换成电信号的部分,一般不直接感受被测量,例如应变式压力传感器中的应变片就是转换元件,作用是将弹性膜片的变形转换成电阻值的变化,需要说明的是,并不是所有的传感器都必须含有转换元件,如果敏感元件可以直接输出电信号,就不需要转换元件,例如压电传感器、热电偶、热电阻、光电器件等;变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制,将转换元件输出的电信号放大,转变成易于处理、显示和记录的信号,变换电路的类型视传感器的类型而定,通常采用的有电桥电路、放大器电路、变阻器电路和振荡器电路等;转换元件和变换电路一般还需要电源供电,需要外部接电源的称为无源传感器,不需要外部接电源的称为有源传感器。例如电阻、电感和电容式传感器就是无源传感器,工作时需要外部供电电源,而压电式传感器、热电偶是有源传感器,工作时不需要外部电源供电。
传感器是将非电量,例如物理量、化学量等,按一定规律转换成便于测量、传输和控制的电量,是利用物理或化学学科的效应,例如压电效应、热电效应、守恒原理或物理定律等,以及材料特性按一定工艺实现的。在实际应用中,传感器在长期使用中,传感器的检测结果将发生变化,例如环境中的温度或湿度,使得传感器的检测结果发生基线漂移。
需要说明的是,在本申请中,传感器可以包括一氧化碳(英文缩写:CO,英文全称:Carbon monoxide)传感器、一氧化氮(英文缩写:NO,英文全称:Nitric Oxide)传感器、二氧化氮(英文缩写:NO2,英文全称:Nitrogen dioxide)传感器、二氧化硫(英文缩写:SO2,英文全称:Sulfur dioxide)传感器、臭氧(英文缩写:O3,英文全称:Ozone)传感器、挥发性有机物(英文缩写:VOCs,英文全称:Volatile organic compounds)传感器、二氧化碳(英文缩写:CO2,英文全称:Carbon dioxide)传感器或颗粒物(英文缩写:PM,英文全称:Particulate Matter)传感器,具体此处不作限定。被测量可以是CO、NO、NO2、SO2、O3、VOCs、CO2或PM,具体此处不作限定。
下面结合说明书附图对本申请实施例的流程进行具体说明,请参阅图2,本申请实施例中传感器基线漂移校正方法的一个流程示意图,包括:
201、获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号;
该第一基线信号可以由基线采集设备在第一时间段采集得到,第一实际信号为传感器在第一时间段检测被测量得到的信号。
202、获取缩放系数;
需要说明的是,本实施例中对步骤201与步骤202的执行顺序不作限定,可以先执行步骤201,后执行步骤202,也可以先执行步骤202,后执行步骤201,还可以同时执行步骤201与202,具体此处不作限定。
203、根据第一基线信号与缩放系数计算得到基线漂移补偿;
在本申请实施例中,可以根据缩放系数以及传感器的第一基线信号计算传感器的基线漂移补偿。
204、根据第一实际信号与基线漂移补偿对传感器的基线漂移进行校正。
传感器的基线漂移可以通过步骤203计算得到的基线漂移补偿进行校正,第一实际信号为传感器检测得到。
在本申请实施例中,可以通过计算缩放系数与传感器的基线信号得到基线漂移补偿,并使用该基线漂移补偿对传感器的基线漂移进行校正,能够得到更准确的传感器检测的数据。
下面对本申请实施例进行进一步的说明,请参阅图3,本申请实施例中传感器基线漂移校正方法的另一个流程示意图,包括:
301、获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号;
该第一实际信号为传感器在第一时间段检测被测量得到的信号,该第一基线信号为传感器基线的信号,该第一基线信号可以由采集设备采集得到。
302、获取第二时间段内的第二实际信号;
该第二实际信号为传感器在第二时间段检测得到的信号。
303、获取第二时间段内的第二基线信号;
该基线信号为传感器在第二时间段的基线的信号,该第二基线信号可以由采集设备采集得到。
需要说明的是,本实施例中对步骤302与步骤303的执行顺序不作限定,可以先执行步骤302,后执行步骤303,也可以先执行步骤303,后执行步骤302,还可以同时执行步骤302与303,具体此处不作限定。
304、获取参考取值;
该参考取值为标准分析仪器检测被测量的取值,例如,被测量为CO,则该参考取值为标准分析一起检测得到的CO浓度。
需要说明的是,本实施例中对步骤304与步骤303的执行顺序不作限定,可以先执行步骤304,后执行步骤303,也可以先执行步骤303,后执行步骤304,还可以同时执行步骤304与303,具体此处不作限定。
305、根据预置的公式对第二实际信号、第二基线信号与参考取值进行计算得到缩放系数;
该缩放系数可以通过计算第二实际信号、第二基线信号与参考取值得到,该计算的方式可以是非线性回归的计算方式。
在本申请实施例中,该计算方式可以是,首先获取由传感器检测被测量得到的第二实际信号、传感器的第二基线信号以及标准分析仪器检测同一被测量的参考取值,通过公式、获取的实际信号、基线信号以及参考取值计算得到缩放系数。该公式可以是C=(R-kB)/S,其中,C为参考取值,R为第二实际信号,单位可以是毫伏,B为第二基线信号,单位可以是毫伏,S为传感器灵敏度,单位为十亿分之一(英文缩写:ppb,英文全称:part perbillion)每毫伏,k为缩放系数,通过该公式可以计算得到该缩放系数k,可以将该缩放系数k存储至本地数据库中,需要使用时直接从本地数据库中提取。
需要说明的是,传感器灵敏度可以从本地数据库中获取,也可以通过该公式计算得到,若通过该公式计算得到,则至少需要两组第二实际信号、第二基线信号以及参考取值。
306、根据第一基线信号与缩放系数计算得到基线漂移补偿;
该基线漂移补偿可以由基线信号缩放一定比例得到,该比例可以是步骤305获取到的缩放系数。
307、根据第一实际信号与基线漂移补偿对传感器的基线漂移进行校正。
可以扣除该第一实际信号中的基线漂移补偿部分,得到去除基线的信号。
在本申请实施例中,首先获取传感器检测得到的第一实际信号以及传感器的第一基线信号,然后通过第二时间段的第二实际信号、第二基线信号以及标准分析仪器测量得到的参考取值通过公式计算得到缩放系数,并通过该缩放系数计算得到传感器的基线漂移补偿,可以扣除第一实际信号中的漂移补偿部分,对传感器进行基线漂移校正。
在实际应用场景中,若被测为气体NO,NO传感器与标准分析仪器同时运行一段时间,一般可以选择两天至三天,其中NO传感器的检测值为W(t)毫伏,该NO传感器的基线信号为B(t)毫伏,t为时间,则可以认为环境中的NO浓度为:
[NO]elec(t)=(W(t)–k*B(t))/S,其中,[NO]elec(t)为环境中NO浓度,k为未知的缩放系数,S为传感器灵敏度。
需要说明的是,S可以从本地数据库中获取,也可以通过该计算得到,具体此处不作限定。
同时,标准分析仪器测得的环境中的NO浓度为[NO]ref(t),由于标准分析仪器与NO传感器两种测量是在同一时间段以及同样的采样频率下完成,可以设置k的初始值为1,若S值为未知,则设S的初始值可以为NO传感器的典型灵敏度值,即0.5毫伏每ppb,该[NO]ref(t)为左值,上述公式的右值,(W(t)-k*B(t))/S的值为右值,通过常用的多系数非线性回归方法,例如多系数Marquardt-Levenberg回归方法,最小化[NO]elec和[NO]ref之间的残差,计算得到k值以及若S值为未知时的S值。
然后将计算得到的k值以及S值代入上述公式,
[NO]elec(t)=(W(t)-k*B(t))/S,并通过NO传感器的测量信号与基线信号计算得到基线漂移校准后的NO浓度值。
上述对本申请实施例中的传感器基线漂移校正方法进行了说明,下面对本申请实施例中的检测设备进行说明,如图4所示,本申请实施例检测设备的一个实施例示意图,包括:
第一获取模块401,用于获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,该第一实际信号由该传感器检测得到;
第二获取模块402,用于获取缩放系数;
第一计算模块403,用于根据该第一基线信号与该缩放系数计算得到基线漂移补偿;
校正模块404,用于根据该第一实际信号与该基线漂移补偿对该传感器的基线漂移进行校正。
如图5所示,本申请实施例检测设备的另一个实施例示意图,包括:
本申请实施例中第一获取模块501、第二获取模块502、第一计算模块503以及校正模块504的功能与前述图4所示的实施例中描述的内容类似,此处不再赘述。
第三获取模块505,还用于获取第二实际信号,所述第二实际信号为传感器在第二时间段内测得的信号;
第四获取模块506,还用于获取所述第二时间段内的第二基线信号;
第五获取模块507,用于获取参考取值,所述参考取值为所述第二时间段内标准分析仪器检测得到的取值;
第二计算模块508,用于根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数;
存储模块509,用于将所述缩放系数存储至本地数据库。
可选地,在本申请的一些实施例中,
第二获取模块,具体用于从所述本地数据库中获取所述缩放系数。
校正模块,具体用于扣除所述第一实际信号中的所述基线漂移补偿。
可选地,在本申请的一些实施例中,
预置的公式包括:C=(R-kB)/S,该C为该参考取值,该R为该第二实际信号,该B为该第二基线信号,该k为该缩放系数,该S为该传感器的灵敏度。
图6是本申请实施例的一种检测设备示意图,该检测设备600可因配置或性能不同而产生比较大的差异,可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units,CPU)622(例如,一个或一个以上处理器)和存储器632,一个或一个以上存储应用程序642或数据644的存储介质630(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中,存储器632和存储介质630可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质630的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出),每个模块可以包括对检测设备中的一系列指令操作。更进一步地,中央处理器622可以设置为与存储介质630通信,在检测设备600上执行存储介质630中的一系列指令操作。
检测设备600还可以包括一个或一个以上电源626,一个或一个以上有线或无线网络接口650,一个或一个以上输入输出接口658,和/或,一个或一个以上操作系统641,例如Windows ServerTM,Mac OS XTM,UnixTM,LinuxTM,FreeBSDTM等等。
上述实施例中由检测设备所执行的步骤可以基于该图6所示的检测设备结构。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请图2至图3中各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种传感器基线漂移校正的方法,其特征在于,包括:
获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,所述第一实际信号由所述传感器检测得到;
获取缩放系数;
根据所述第一基线信号与所述缩放系数计算得到基线漂移补偿;
根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正;
所述方法还包括:
获取第二实际信号,所述第二实际信号为传感器在第二时间段检测得到的信号;
获取所述第二时间段内的第二基线信号;
获取参考取值,所述参考取值为所述第二时间段内标准分析仪器检测得到的取值,所述传感器检测的被测量与所述标准分析仪器检测的被测量相同;
根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数,所述预置的公式包括:C=(R-kB)/S,所述C为所述参考取值,所述R为所述第二实际信号,所述B为所述第二基线信号,所述k为所述缩放系数,所述S为所述传感器的灵敏度;
将所述缩放系数存储至本地数据库。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取缩放系数,包括:
从所述本地数据库中获取所述缩放系数。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正,包括:
扣除所述第一实际信号中的所述基线漂移补偿。
4.一种检测设备,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取传感器在第一时间段的第一实际信号与第一基线信号,所述第一实际信号由所述传感器检测得到;
第二获取模块,用于获取缩放系数;
第一计算模块,用于根据所述第一基线信号与所述缩放系数计算得到基线漂移补偿;
校正模块,用于根据所述第一实际信号与所述基线漂移补偿对所述传感器的基线漂移进行校正;
所述检测设备还包括:
第三获取模块,还用于获取第二实际信号,所述第二实际信号为传感器在第二时间段内测得的信号;
第四获取模块,还用于获取所述第二时间段内的第二基线信号;
第五获取模块,用于获取参考取值,所述参考取值为所述第二时间段内标准分析仪器检测得到的取值,所述传感器检测的被测量与所述标准分析仪器检测的被测量相同;
第二计算模块,用于根据预置的公式对所述第二实际信号、所述第二基线信号与所述参考取值进行计算得到所述缩放系数,所述预置的公式包括:C=(R-kB)/S,所述C为所述参考取值,所述R为所述第二实际信号,所述B为所述第二基线信号,所述k为所述缩放系数,所述S为所述传感器的灵敏度;
存储模块,用于将所述缩放系数存储至本地数据库。
5.根据权利要求4所述的检测设备,其特征在于,
所述第二获取模块,还用于从所述本地数据库中获取所述缩放系数。
6.根据权利要求4或5所述的检测设备,其特征在于,
所述校正模块,还用于扣除所述第一实际信号中的所述基线漂移补偿。
7.一种检测设备,其特征在于,包括:
处理器、存储器、总线以及输入输出接口;
所述存储器中存储有程序代码;
所述处理器调用所述存储器中的程序代码时执行权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,包括指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1至3中任意一项所述的方法。
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