CN108760091B - 基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热电偶传感器的动态补偿系统构建方法，具体是一种基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法。本发明解决了现有动态补偿系统构建方法无法产生波形不同且可控的温度激励的问题。基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤a：搭建改进检定炉测试装置；步骤b：启动检定炉；步骤c：热电偶传感器受到温度激励；步骤d：通过温控仪对炉腔内的温度场的温度分布进行不同的设定，或通过伺服控制器对热电偶传感器的运行轨迹进行不同的设定；热电偶传感器受到不同波形的温度激励；步骤e：得到同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统。本发明适用于热电偶传感器。
Description
技术领域
本发明涉及热电偶传感器的动态补偿系统构建方法，具体是一种基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法。
背景技术
热电偶传感器广泛应用于温度测量领域。在实际应用中，由于热电偶传感器的感温件存在热惯性，使得热电偶传感器在测量瞬态变化的温度时，往往存在动态测量误差，而为了消除热电偶传感器的动态测量误差，通常需要针对热电偶传感器构建动态补偿系统。现有的各种动态补偿系统构建方法由于其产生温度激励的原理所限，均无法产生波形不同且可控的温度激励，因而其只能得到适用于某一种波形的温度激励的动态补偿系统，而无法得到同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统。为此有必要发明一种全新的构建方法，以解决现有动态补偿系统构建方法存在的上述问题。
发明内容
本发明为了解决现有动态补偿系统构建方法无法产生波形不同且可控的温度激励的问题，提供了一种基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法，该方法是采用如下步骤实现的：
步骤a：搭建改进检定炉测试装置；
所述改进检定炉测试装置包括检定炉、线性伺服导轨、热电偶传感器、温控仪、伺服控制器、信号调理器、通道切换器、动态补偿系统、信号显示装置；
其中，热电偶传感器固定于线性伺服导轨的滑块上，且热电偶传感器的测温端与检定炉的炉口保持正对；温控仪的信号传输端与检定炉的信号传输端双向连接；伺服控制器的信号传输端与线性伺服导轨的信号传输端双向连接；热电偶传感器的信号输出端与信号调理器的信号输入端连接；信号调理器的信号输出端与通道切换器的信号输入端连接；通道切换器的第一个信号输出端与信号显示装置的第一个信号输入端连接；通道切换器的第二个信号输出端与动态补偿系统的信号输入端连接；动态补偿系统的信号输出端与信号显示装置的第二个信号输入端连接；
步骤b：启动检定炉，检定炉的炉腔内产生温度值恒定的温度场，该温度场的温度值从距炉口12cm之处向炉口呈线性递减；
步骤c：对通道切换器进行切换操作，使得通道切换器的信号输入端与第一个信号输出端接通；然后，通过伺服控制器设定滑块的运行轨迹，由此设定热电偶传感器的运行轨迹；热电偶传感器按照运行轨迹进出炉腔，由此受到温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器、通道切换器传输至信号显示装置进行显示；然后，根据信号显示装置显示的响应信号计算出热电偶传感器的动态特性参数，并根据热电偶传感器的动态特性参数构建动态补偿系统的数学模型；
步骤d：对通道切换器进行切换操作，使得通道切换器的信号输入端与第二个信号输出端接通；然后，通过温控仪对炉腔内的温度场的温度分布进行不同的设定，或通过伺服控制器对热电偶传感器的运行轨迹进行不同的设定；热电偶传感器按照运行轨迹进出炉腔，由此受到不同波形的温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器、通道切换器、动态补偿系统传输至信号显示装置进行显示；然后，将信号显示装置显示的响应信号与温度激励的波形进行比较，由此得到动态补偿误差；然后，根据动态补偿误差对动态补偿系统的数学模型进行优化，由此得到适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统；
步骤e：以动态补偿误差平方和最小为目标，对适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统进行综合和优化，由此得到同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统。
与现有动态补偿系统构建方法相比，本发明所述的基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法通过搭建改进检定炉测试装置，产生了波形不同且可控的温度激励，由此得到了同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统。
本发明有效解决了现有动态补偿系统构建方法无法产生波形不同且可控的温度激励的问题，适用于热电偶传感器。
附图说明
图1是本发明中改进检定炉测试装置的结构示意图。
图2是本发明中热电偶传感器输出的响应信号、经过动态补偿系统后的响应信号的示意图。
图中：1-检定炉，2-线性伺服导轨，3-热电偶传感器，4-温控仪，5-伺服控制器，6-信号调理器，7-通道切换器，8-动态补偿系统，9-信号显示装置；T1表示热电偶传感器输出的响应信号；Tg表示经过动态补偿系统后的响应信号。
具体实施方式
基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法，该方法是采用如下步骤实现的：
步骤a：搭建改进检定炉测试装置；
所述改进检定炉测试装置包括检定炉1、线性伺服导轨2、热电偶传感器3、温控仪4、伺服控制器5、信号调理器6、通道切换器7、动态补偿系统8、信号显示装置9；
其中，热电偶传感器3固定于线性伺服导轨2的滑块上，且热电偶传感器3的测温端与检定炉1的炉口保持正对；温控仪4的信号传输端与检定炉1的信号传输端双向连接；伺服控制器5的信号传输端与线性伺服导轨2的信号传输端双向连接；热电偶传感器3的信号输出端与信号调理器6的信号输入端连接；信号调理器6的信号输出端与通道切换器7的信号输入端连接；通道切换器7的第一个信号输出端与信号显示装置9的第一个信号输入端连接；通道切换器7的第二个信号输出端与动态补偿系统8的信号输入端连接；动态补偿系统8的信号输出端与信号显示装置9的第二个信号输入端连接；
步骤b：启动检定炉1，检定炉1的炉腔内产生温度值恒定的温度场，该温度场的温度值从距炉口12cm之处向炉口呈线性递减；
步骤c：对通道切换器7进行切换操作，使得通道切换器7的信号输入端与第一个信号输出端接通；然后，通过伺服控制器5设定滑块的运行轨迹，由此设定热电偶传感器3的运行轨迹；热电偶传感器3按照运行轨迹进出炉腔，由此受到温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器6、通道切换器7传输至信号显示装置9进行显示；然后，根据信号显示装置9显示的响应信号计算出热电偶传感器3的动态特性参数，并根据热电偶传感器3的动态特性参数构建动态补偿系统8的数学模型；
步骤d：对通道切换器7进行切换操作，使得通道切换器7的信号输入端与第二个信号输出端接通；然后，通过温控仪4对炉腔内的温度场的温度分布进行不同的设定，或通过伺服控制器5对热电偶传感器3的运行轨迹进行不同的设定；热电偶传感器3按照运行轨迹进出炉腔，由此受到不同波形的温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器6、通道切换器7、动态补偿系统8传输至信号显示装置9进行显示；然后，将信号显示装置9显示的响应信号与温度激励的波形进行比较，由此得到动态补偿误差；然后，根据动态补偿误差对动态补偿系统8的数学模型进行优化，由此得到适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统8；
步骤e：以动态补偿误差平方和最小为目标，对适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统8进行综合和优化，由此得到同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统8。
所述温度激励的波形经温控仪4进行显示。
具体实施时，所述信号显示装置9为示波器或计算机。
Claims (2)
1.一种基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
步骤a：搭建改进检定炉测试装置；
所述改进检定炉测试装置包括检定炉（1）、线性伺服导轨（2）、热电偶传感器（3）、温控仪（4）、伺服控制器（5）、信号调理器（6）、通道切换器（7）、动态补偿系统（8）、信号显示装置（9）；
其中，热电偶传感器（3）固定于线性伺服导轨（2）的滑块上，且热电偶传感器（3）的测温端与检定炉（1）的炉口保持正对；温控仪（4）的信号传输端与检定炉（1）的信号传输端双向连接；伺服控制器（5）的信号传输端与线性伺服导轨（2）的信号传输端双向连接；热电偶传感器（3）的信号输出端与信号调理器（6）的信号输入端连接；信号调理器（6）的信号输出端与通道切换器（7）的信号输入端连接；通道切换器（7）的第一个信号输出端与信号显示装置（9）的第一个信号输入端连接；通道切换器（7）的第二个信号输出端与动态补偿系统（8）的信号输入端连接；动态补偿系统（8）的信号输出端与信号显示装置（9）的第二个信号输入端连接；
步骤b：启动检定炉（1），检定炉（1）的炉腔内产生温度值恒定的温度场，该温度场的温度值从距炉口12cm之处向炉口呈线性递减；
步骤c：对通道切换器（7）进行切换操作，使得通道切换器（7）的信号输入端与第一个信号输出端接通；然后，通过伺服控制器（5）设定滑块的运行轨迹，由此设定热电偶传感器（3）的运行轨迹；热电偶传感器（3）按照运行轨迹进出炉腔，由此受到温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器（6）、通道切换器（7）传输至信号显示装置（9）进行显示；然后，根据信号显示装置（9）显示的响应信号计算出热电偶传感器（3）的动态特性参数，并根据热电偶传感器（3）的动态特性参数构建动态补偿系统（8）的数学模型；
步骤d：对通道切换器（7）进行切换操作，使得通道切换器（7）的信号输入端与第二个信号输出端接通；然后，通过温控仪（4）对炉腔内的温度场的温度分布进行不同的设定，或通过伺服控制器（5）对热电偶传感器（3）的运行轨迹进行不同的设定；热电偶传感器（3）按照运行轨迹进出炉腔，由此受到不同波形的温度激励并输出响应信号，该响应信号依次经信号调理器（6）、通道切换器（7）、动态补偿系统（8）传输至信号显示装置（9）进行显示；然后，将信号显示装置（9）显示的响应信号与温度激励的波形进行比较，由此得到动态补偿误差；然后，根据动态补偿误差对动态补偿系统（8）的数学模型进行优化，由此得到适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统（8）；
步骤e：以动态补偿误差平方和最小为目标，对适用于不同波形的温度激励的动态补偿系统（8）进行综合和优化，由此得到同时适用于各种波形的温度激励的最优动态补偿系统（8）；
所述温度激励的波形经温控仪（4）进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于改进检定炉的热电偶传感器动态补偿系统构建方法，其特征在于：所述信号显示装置（9）为示波器或计算机。
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Publications (2)
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