CN109991135A - 一种传感器标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传感器标定方法，该方法包括：定义n个电压V1、V2、...、Vn；定义以毫秒ms为单位的n个时间量T1、T2、...、Tn；其中，T1表示每秒时间内传感器的输出电压信号Ui大于V1的时间，T2表示每秒时间内输出电压信号Ui大于V2的时间，……，Tn表示每秒时间内输出电压信号Ui大于Vn的时间；将待标定传感器放置在一定浓度的标定环境中，并预设传感器的输出占空比区间（X1、X2）；标定时，对各个传感器分别以电压V1、V2、...、Vn作为固定电压Uf进行标定，统计各个电压V1、V2、...、Vn对应的时间量T1、T2、...、Tn；查找落在区间（X1、X2）内的时间量T1、T2、...、Tn，存储对应的电压Vn作为固定电压Uf。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体的说，涉及了一种传感器标定方法。
背景技术
PM2.5检测近年来应用较广，其中，利用光散射法原理做成的粉尘传感器应用也越来越广泛。红外粉尘传感器由于成本低、价格便宜，用量更加广泛。红外粉尘传感器内部检测原理：如图1所示，红外LED发出一束红外光，被红外LED光照射的粉尘颗粒将光线散射，部分散射光射向一个管道形暗室的窗口，安装在管道形暗室窗口处的透镜会将散射光汇聚到管道形暗室内部的光敏接收管上（LED光束不会直接照射到光敏接收管上）。光敏接收管接收到散射光后将光信号转换成电信号，再经过电路处理转换成电压信号。光敏接收管输出的电信号经过电路转换为电压信号Ui，电压信号波形大致如图2所示，该电压信号Ui再输入到一个电压比较器，与一个固定电压Uf比较后输出方波，如图2所示。将一段时间内输出方波信号的占空比作为空气质量浓度信号输出，例如，占空比为5%时对应浓度50 ug/m³；占空比为20%时对应浓度200 ug/m³，实际上各个厂家占空比与浓度的对应关系不尽相同，依据各自需求自定。
然而，由于每只传感器电压信号Ui各不相同，如果选用相同的固定电压Uf，则相同浓度下传感器输出的占空比就会各不相同。为了提高占空比信号的一致性，通常用电位器调节Uf的大小，但是，因为红外粉尘传感器生产量大，每只都用电位器进行人工调节的话，使用电位器调节Uf就会成为一项繁琐的工作，耗费大量人力和时间。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，从而提供一种传感器标定方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种传感器标定方法，该方法包括：
定义n个电压V1、V2、...、Vn；
定义以毫秒ms为单位的n个时间量T1、T2、...、Tn；其中，T1表示每秒时间内传感器的输出电压信号Ui大于V1的时间，T2表示每秒时间内输出电压信号Ui大于V2的时间，……，Tn表示每秒时间内输出电压信号Ui大于Vn的时间；
将待标定传感器放置在一定浓度的标定环境中，并预设传感器的输出占空比区间（X1、X2）；
标定时，对各个传感器分别以电压V1、V2、...、Vn作为固定电压Uf进行标定，统计各个电压V1、V2、...、Vn对应的时间量T1、T2、...、Tn；
查找落在区间[]内的时间量T1、T2、...、Tn，存储对应的电压Vn作为固定电压Uf。
基于上述，若落在区间（X1、X2）内的时间量为多个，取接近X2的T值对应的V值作为固定电压Uf或者取多个对应电压V的平均值作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都大于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最小的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都小于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最大的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn都不在区间（X1、X2）内，但是区间（X1、X2）落在某个Ti和Ti+1之间，取对应的Vi和Vi+1的平均值作为固定电压Uf。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明提供的传感器标定方法能够植入到每一只传感器，传感器的MCU通过运行该标定方法，能够找到一个适合自身的Uf，仅需付出少量的时间和人力，即能达到调节传感器Uf的效果，而且使用MCU算法实现，自动化程度高，减少人工操作带来的操作误差。
附图说明
图1本发明背景技术中的红外粉尘传感器的内部检测原理。
图2本发明背景技术中的红外粉尘传感器的输出电压信号波形及与固定电压比较后的输出方波波形。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
一种传感器标定方法，该方法包括：
定义n个电压V1、V2、...、Vn；所述电压V1、V2、…、Vn可以依次增加或者依次减小。
定义以毫秒ms为单位的n个时间量T1、T2、...、Tn；其中，T1表示每秒时间内传感器的输出电压信号Ui大于V1的时间，T2表示每秒时间内输出电压信号Ui大于V2的时间，……，Tn表示每秒时间内输出电压信号Ui大于Vn的时间；
将待标定传感器放置在一定浓度的标定环境中，并预设传感器的输出占空比区间（X1、X2）。由于传感器的输出占空比与输出浓度的对应关系不尽相同，而且依据需要而定。当传感器选定在浓度Y时输出占空比为X，则传感器的输出占空比区间（X1、X2）预设为X±K，其中K值为常数。
标定时，对各个传感器分别以电压V1、V2、...、Vn作为固定电压Uf进行标定，统计各个电压V1、V2、...、Vn对应的时间量T1、T2、...、Tn；
查找落在区间（X1、X2）内的时间量T1、T2、...、Tn，存储对应的电压Vn作为固定电压Uf。存储的电压Uf，在传感器以后的浓度检测计算时，直接就可以使用该标定过的Uf值，当Ui大于电压Uf时输出有效电平，从而计算占空比，输出浓度检测值。
由于在传感器CPU运行的过程中，时间量作为信号的统计输出值，有可能出现不稳定，为了增加稳定性，在统计时间量后，查找落在区间[]内的时间量前，可以对时间量T1、T2、...、Tn进行滤波。
在具体标定过程中，也可能出现其他的情况：
若落在区间（X1、X2）内的时间量为多个，取接近X2的T值对应的V值作为固定电压Uf或者取多个对应电压V的平均值作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都大于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最小的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都小于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最大的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn都不在区间（X1、X2）内，但是区间（X1、X2）落在某个Ti和Ti+1之间，取对应的Vi和Vi+1的平均值作为固定电压Uf。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种传感器标定方法，其特征在于，该方法包括：
定义n个电压V1、V2、...、Vn；
定义以毫秒ms为单位的n个时间量T1、T2、...、Tn；其中，T1表示每秒时间内传感器的输出电压信号Ui大于V1的时间，T2表示每秒时间内输出电压信号Ui大于V2的时间，……，Tn表示每秒时间内输出电压信号Ui大于Vn的时间；
将待标定传感器放置在一定浓度的标定环境中，并预设传感器的输出占空比区间（X1、X2）；
标定时，对各个传感器分别以电压V1、V2、...、Vn作为固定电压Uf进行标定，统计各个电压V1、V2、...、Vn对应的时间量T1、T2、...、Tn；
查找落在区间（X1、X2）内的时间量T1、T2、...、Tn，存储对应的电压Vn作为固定电压Uf。
2.根据权利要求1所述的传感器标定方法，其特征在于：若落在区间（X1、X2）内的时间量为多个，取接近X2的T值对应的V值作为固定电压Uf或者取多个对应电压V的平均值作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都大于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最小的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn全都小于区间（X1、X2），取T1、T2、...、Tn中最大的T对应的V作为固定电压Uf；
若T1、T2、...、Tn都不在区间（X1、X2）内，但是区间（X1、X2）落在某个Ti和Ti+1之间，取对应的Vi和Vi+1的平均值作为固定电压Uf。
3.根据权利要求1所述的传感器标定方法，其特征在于：所述电压V1、V2、…、Vn依次增加或者依次减小。
4.根据权利要求1所述的传感器标定方法，其特征在于：在统计时间量后，查找落在区间（X1、X2）内的时间量前，对时间量T1、T2、...、Tn进行滤波。
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