CN109781342A - 气压计校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种气压计校准方法及装置，属于传感器技术领域。包括：分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。由于非线性拟合方式可以求解最优有效值，从而以非线性拟合方式取代解方程方式减小系数误差，变向提高校准输出精度。另外，由于不需要高精度的校准源，从而降低了校准硬件成本，缩减了校准因稳定温度及压力时耗费的时间。
Description
技术领域
本发明实施例涉及传感器技术领域，尤其涉及一种气压计校准方法及装置。
背景技术
气压计在校准过程要求压力和温度稳定并且可以精确控制，如果校准过程中压力和温度有较大波动，这会导致校准结果不够理想，校准输出的压力值与真实的压力值偏差会较大，进行影响气压传感器输出精度。在相关技术中，气压计校准系统一般都能做到多温度点和多压力点的校准。但是很大程度上会因为校准环境不够精确，而导致气压计输出精度不够理想，或者精确控制校准环境导致太大的时间成本。在相关技术中，算法校准过程中采取常规的解方程形式得到系数，会导致系数不够精确，进而导致在压力转换后得到的压力值较真实压力值有不小的偏差，也即校准结果不够精确。另外，常规解方程方法无法自动调整参数以适应校准结果，且无法满足调整的参数刚好在要求的范围区间内。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的气压计校准方法及装置。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种气压计校准方法，包括：
分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；
基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
本发明实施例提供的方法，通过分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值，基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。由于非线性拟合方式可以在要求的校准参数范围区间内求解最优有效值，从而以非线性拟合方式取代解方程方式减小系数误差，可变向提高校准输出精度，并且取消了因解方程方式求解失败，而带来的需要手动调整参数再校准的过程。另外，由于不需要高精度的校准源，从而降低了校准硬件成本，缩减了校准因稳定温度及压力时耗费的时间，并在校准应用范围内全温域，全压域的提高了校准精度。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种气压计校准装置，包括：
获取模块，用于分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；
计算模块，用于基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数；
校准模块，用于基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的气压计校准方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的气压计校准方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述是示例性和解释性的，并不能限制本发明实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种气压计校准方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种气压计校准装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
气压计在校准过程要求压力和温度稳定并且可以精确控制，如果校准过程中压力和温度有较大波动，这会导致校准结果不够理想，校准输出的压力值与真实的压力值偏差会较大，进行影响气压传感器输出精度。在相关技术中，气压计校准系统一般都能做到多温度点和多压力点的校准。但是很大程度上会因为校准环境不够精确，而导致气压计输出精度不够理想，或者精确控制校准环境导致太大的时间成本。在相关技术中，算法校准过程中采取常规的解方程形式得到的系数，会导致在压力转换后得到的压力值较真实压力值有不小的偏差，也即校准结果不够精确。
以三个温度点三个压力点校准方式(简称3T3P模式)为例，3个参考温度点及3个参考压力点，两两组合可共有9个采集点。如表1所示，理论情况下，压力不同温度相同的条件下，同一配置时测量得到的温度原始数据(量化值)应该是完全相同的。传统校准算法是基于此条件进行开发的，故需要采集的数据如下所示：
1、adcTx一共3组，对应3个参考温度点。
2、adcPxx一共9组。对应9个数据采集点。
3、refT一共3组，对应3个参考温度点，每个参考温度对应一组refT。
4、refP一共3组，对应3个参考压力点，每个参考压力对应一组refP。
在真实校准环境中，压力不同温度相同情况下，由于校准源的控制精度问题及芯片自身的一些问题，同一配置时测量得到的温度原始数据(adcTx)并不完全相同。这跟理论条件有一定出入，最终会导致校准后的气压计校准输出跟真实的温度/压力值有误差。另外，在传统算法中,在校准数据代入算法后，通过解方程的方式来进行算法系数求解，这种情况下计算得到的系数一般只能使传感器计算输出较大程度的逼近真实值，但仍有较大的校准输出误差。
表1
针对上述情形，本发明实施例提供了一种气压计校准方法。参见图1，该方法包括：101、分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；102、基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
具体地，本发明实施例提供的方法，在设定好的采集环境基本稳定后，无需严格等待采集环境完全稳定，即可采集当前环境对应的温度及压力的量化数据，并将采集的数据送入预设算法中进行算法校准，从而得到最佳校准补偿系数。
本发明实施例提供的方法，通过分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值，基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。由于非线性拟合方式可以在要求的校准参数范围区间内求解最优有效值，从而以非线性拟合方式取代解方程方式减小系数误差，可变向提高校准输出精度，并且取消了因解方程方式求解失败，而带来的需要手动调整参数再校准的过程。另外，由于不需要高精度的校准源，从而降低了校准硬件成本，缩减了校准因稳定温度及压力时耗费的时间，并在校准应用范围内全温域，全压域的提高了校准精度。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，温度参考值包括第一温度参考值、第二温度参考值及第三温度参考值，压力参考值包括第一压力参考值、第二压力参考值及第三压力参考值；相应地，分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值，包括：
分别获取第一组真实参考温度值、第二组真实参考温度值及第三组真实参考温度值下气压计的温度量化值，第一组真实参考温度值是基于第一温度参考值对应所处的取值区间所确定的，第二组真实参考温度值是基于第二温度参考值对应所处的取值区间所确定的，第三组真实参考温度值是基于第三温度参考值对应所处的取值区间所确定的；
分别获取第一组真实参考压力值、第二组真实参考压力值及第三组真实参考压力值下气压计的压力量化值，第一组真实参考压力值是基于第一压力参考值对应所处的取值区间所确定的，第二组真实参考压力值是基于第二压力参考值对应所处的取值区间所确定的，第三组真实参考压力值是基于第三压力参考值对应所处的取值区间所确定的。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第一组真实参考温度值、第二组真实参考温度值及第三组真实参考温度值均各自包含三个不同的真实参考温度值。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第一组真实参考压力值、第二组真实参考压力值及第三组真实参考压力值均各自包含三个不同的真实参考压力值。
具体地，在采集环境基本到达设定值后，也即温度值分别基本达到第一温度参考值、第二温度参考值及第三温度参考值，以及压力值分别基本达到第一压力参考值、第二压力参考值及第三压力参考值后，可采集当前环境下的真实参考温度值(refT)及真实参考压力值(refP)、真实参考温度值下气压计的温度量化值及真实参考压力值下气压计的压力量化值。如表2所示，refT1、refT2及refT3为稳定在T1(第一温度参考值)附近的真实参考温度值，也即第一组真实参考温度值。同理，refP1、refP2及refP3为稳定在P1(第一压力参考值)附近的真实参考压力值，后面的均同理。以三个温度点三个压力点校准方式(即为3T3P模式)为例，3个参考温度点及3个参考压力点，两两组合共有9个采集点，需要采集的原始数据包括：
1、adcTx一共9组，每种组合对应一组adcT。
2、adcPx一共9组，每种组合对应一组adcP。
3、refPx一共9组，每种组合对应一组refP。
4、refTx一共9组，每种组合对应一组refT。
由于不需要严格等待环境稳定在设置的参考点上，所以不同的采集点对应的数据均不一样。在重新设计的算法中，考虑到现实环境中即使相同温度压力不同，因为校准源的控制精度和稳定情况，气压计采集到的原始温度数据也会有所不同。这样避免引入传统算法中的同一温度下传感器采集到的温度原始数据理论上一致实则现实不一致，由此带来的误差，从而可减小数据采集所导致的误差。另外，在重新设计的算法中，可采用非线性优化方式中最小二乘法来迭代求解得到校准补偿系数，相比解方程方式求解得到校准补偿系数，气压计校准输出精度有了进一步地提高。
表2
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，包括：将量化值代入校准补偿系数对应的方程，并利用非线性拟合优化算法及校准补偿系数的取值范围对方程进行求解，得到最佳校准补偿系数。
本发明实施例提供的算法中，可通过非线性拟合优化方式来替代解方程形式进行校准补偿系数求解。解方程方式无法在限定范围后进行系数求解，且求解得到的系数有时候会有溢出，需要手动调整系数配置再次进行校准。甚至有时无法求解出有效值。而非线性拟合方式可以在限定系数范围后，进行该范围内进行搜索求解最优有效值。从而以非线性拟合方式取代解方程方式减小系数误差，变向提高校准输出精度。
基于上述实施例的内容，本发明实施例提供了一种气压计校准装置，该装置用于执行上述方法实施例中提供的气压计校准方法。参见图2，该装置包括：获取模块201，用于分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；计算模块202，用于基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数；校准模块203，用于基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，温度参考值包括第一温度参考值、第二温度参考值及第三温度参考值，压力参考值包括第一压力参考值、第二压力参考值及第三压力参考值；相应地，获取模块201，用于分别获取第一组真实参考温度值、第二组真实参考温度值及第三组真实参考温度值下气压计的温度量化值，第一组真实参考温度值是基于第一温度参考值对应所处的取值区间所确定的，第二组真实参考温度值是基于第二温度参考值对应所处的取值区间所确定的，第三组真实参考温度值是基于第三温度参考值对应所处的取值区间所确定的；分别获取第一组真实参考压力值、第二组真实参考压力值及第三组真实参考压力值下气压计的压力量化值，第一组真实参考压力值是基于第一压力参考值对应所处的取值区间所确定的，第二组真实参考压力值是基于第二压力参考值对应所处的取值区间所确定的，第三组真实参考压力值是基于第三压力参考值对应所处的取值区间所确定的。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第一组真实参考温度值、第二组真实参考温度值及第三组真实参考温度值均各自包含三个不同的真实参考温度值。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第一组真实参考压力值、第二组真实参考压力值及第三组真实参考压力值均各自包含三个不同的真实参考压力值。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，计算模块202，用于将量化值代入校准补偿系数对应的方程，并利用非线性拟合优化算法及校准补偿系数的取值范围对方程进行求解，得到最佳校准补偿系数。
本发明实施例提供的装置，通过分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值，基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。由于非线性拟合方式可以求解最优有效值，从而以非线性拟合方式取代解方程方式减小系数误差，变向提高音校准输出精度。另外，由于不需要高精度的校准源，从而降低了校准硬件成本，缩减了校准因稳定温度及和压力的时间，并在校准应用范围内全温域，全压域的提高了校准精度。
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行如下方法：分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过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，本发明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，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例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。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；基于量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于最佳校准补偿系数，对气压计进行校准。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种气压计校准方法，其特征在于，包括：
分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；
基于所述量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，并基于所述最佳校准补偿系数，对所述气压计进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度参考值包括第一温度参考值、第二温度参考值及第三温度参考值，所述压力参考值包括第一压力参考值、第二压力参考值及第三压力参考值；相应地，所述分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值，包括：
分别获取第一组真实参考温度值、第二组真实参考温度值及第三组真实参考温度值下所述气压计的温度量化值，所述第一组真实参考温度值是基于所述第一温度参考值对应所处的取值区间所确定的，所述第二组真实参考温度值是基于所述第二温度参考值对应所处的取值区间所确定的，所述第三组真实参考温度值是基于所述第三温度参考值对应所处的取值区间所确定的；
分别获取第一组真实参考压力值、第二组真实参考压力值及第三组真实参考压力值下所述气压计的压力量化值，所述第一组真实参考压力值是基于所述第一压力参考值对应所处的取值区间所确定的，所述第二组真实参考压力值是基于所述第二压力参考值对应所处的取值区间所确定的，所述第三组真实参考压力值是基于所述第三压力参考值对应所处的取值区间所确定的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一组真实参考温度值、所述第二组真实参考温度值及所述第三组真实参考温度值均各自包含三个不同的真实参考温度值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一组真实参考压力值、所述第二组真实参考压力值及所述第三组真实参考压力值均各自包含三个不同的真实参考压力值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数，包括：
将所述量化值代入所述校准补偿系数对应的方程，并利用非线性拟合优化算法及所述校准补偿系数的取值范围对所述方程进行求解，得到最佳校准补偿系数。
6.一种气压计校准装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取温度参考值及压力参考值下气压计的量化值；
计算模块，用于基于所述量化值，利用非线性拟合优化算法对校准补偿系数对应的方程进行求解，得到最佳校准补偿系数；
校准模块，用于基于所述最佳校准补偿系数，对所述气压计进行校准。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190521 |