CN110082007A - 一种温度传感器检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度传感器检测系统，包括：标准传感器；操作显示终端，其配置为采用人机交互方式配置环境设置指令，并对接收的测试数据进行分析处理及结果显示；控制采集单元，其配置为根据所述环境设置指令输出对应激励信号，采集标准传感器和待测传感器输出的测试数据并输出给所述操作显示终端；测试环境产生单元，其配置为根据所述激励信号，产生对应的多个环境影响因素叠加、覆盖全环境范围的测试环境。本发明可以在全环境范围内对待测传感器进行检测，以提高待测传感器的检测准确度和检测精度。

Description

一种温度传感器检测系统

技术领域

本发明属于传感器测试技术领域，具体地说，尤其涉及一种温度传感器检测系统。

背景技术

当前对轨道车辆中使用的Pt100温度传感器的检测，基本为在温度、湿度、振动或电磁干扰等单一环境因素下的检测。但是，在Pt100温度传感器的实际运行环境中，温度、湿度、振动和电磁干扰是同时叠加存在的。如果仅在单一环境因素下对Pt100温度传感器进行检测，这样就会降低对Pt100温度传感器的质量要求。

现有技术中的Pt100温度传感器检测试验台，建立了振动系统、加热加湿系统的数学模型，采用闭环控制算法，能够精确控制搭建出符合设定值的温度、湿度、振动测试环境。但是该检测实验台控制算法复杂、成本高昂，并且采用的测试方法只能测量某个特定环境下的传感器性能，不能覆盖全部环境范围内的传感器质量检测，具有一定的局限性。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种温度传感器检测系统，用以在全环境范围内对待测传感器进行检测，以提高待测传感器的检测准确度和检测精度。

根据本发明的一个实施例，提供了一种温度传感器检测系统，包括：

标准传感器；

操作显示终端，其配置为采用人机交互方式配置环境设置指令，并对接收的测试数据进行分析处理及结果显示；

控制采集单元，其配置为根据所述环境设置指令输出对应激励信号，采集标准传感器和待测传感器输出的测试数据并输出给所述操作显示终端；

测试环境产生单元，其配置为根据所述激励信号，产生对应的多个环境影响因素叠加、覆盖全环境范围的测试环境。

根据本发明的一个实施例，所述测试环境产生单元包括温度产生模块，所述温度产生模块配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的温度激励信号使电热丝产生对应的热量。

根据本发明的一个实施例，所述测试环境产生单元还包括湿度产生模块，所述湿度产生模块配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的湿度激励信号使加湿器产生对应量的水蒸汽。

根据本发明的一个实施例，所述测试环境产生单元还包括电磁干扰产生模块，其配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的电磁激励信号产生对应强度的电磁干扰信号。

根据本发明的一个实施例，所述测试环境产生单元还包括振动产生模块，其配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的振动激励信号产生对应的振动。

根据本发明的一个实施例，所述操作显示终端采用开环控制方式对所述温度产生模块、所述湿度产生模块、所述电磁干扰产生模块和所述振动产生模块进行控制。

根据本发明的一个实施例，所述操作显示终端还包括信号处理模块，所述信号处理模块进一步包括：

曲线合成子模块，其配置为根据标准传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线，根据待测传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线；

拟合度计算子模块，其配置为计算标准传感器的输出曲线和待测传感器的输出曲线的拟合度；

判断子模块，其配置为根据所述拟合度判断待测传感器是否合格。

根据本发明的一个实施例，所述标准传感器设置于所述系统中不受振动影响的位置。

根据本发明的一个实施例，所述标准传感器的外部设置有金属网以屏蔽电磁干扰。

根据本发明的一个实施例，还包括校准单元，其配置为对所述标准传感器定期进行校准。

本发明的有益效果：

成本低：由于是在在变化的环境范围内将待测传感器的输出曲线与标准传感器输出曲线进行对比，可以提高待测传感器的检测准确度与检测精度。相对于闭环控制的试验台，本发明对所有执行机构开环控制，不需要反馈校准补偿，降低了开发成本和难度。

测试标准高：相对于在温度、湿度、振动和电磁干扰等单一环境因素下对温度传感器质量进行检测，本发明的测试环境更加接近温度传感器的实际运行工况，能够模拟温度、湿度、振动和电磁干扰共同叠加的工作环境。

测试速度快：闭环控制的试验台，测试环境的搭建是个不断激励不断反馈不断修正的过程，试验台到达稳定的待测环境往往需要十几秒甚至更长时间。但是。本发明的检测系统采用开环控制，全范围对待测传感器输出进行质量检测，无需等待反馈校准，节约测试时间。

测试方法更先进：现有技术中闭环控制的试验台的测试方法为设定测试环境，等待试验台调整稳定到设定的测试环境时，检测待测传感器输出是否有满足要求。这种测试方法只能检测某个特定环境下的传感器输出质量，而本发明的测试方法为全环境范围内对待测传感器输出质量进行实时检测，测试覆盖范围更广更全面。

精度高：测试台的温度、湿度等环境控制的误差是不可避免的，本发明试验台的测试方法允许环境控制误差，只需保证标准传感器的精度，就能够准确的测量待测传感器的精度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的温度传感器检测系统框图；

图2是根据本发明的一个实施例的温度传感器检测系统结构图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的温度传感器的检测系统框图，图2是根据本发明的一个实施例的温度传感器检测系统结构图，以下参考图1和图2来对本发明进行详细说明。

如图1所示，该温度传感器检测系统包括标准传感器、操作显示终端、控制采集单元和测试环境产生单元。其中，标准传感器是用作基准的温度传感器，通过检测待测传感器与标准传感器的偏差，可以判断待测传感器的质量是否合格。

操作显示终端配置为采用人机交互方式配置环境设置指令，并对接收的测试数据进行分析处理及结果显示。具体的，操作与显示终端是一个人机交互界面，可以完成测试环境设置以及测试数据分析处理结果显示。

控制采集单元与操作显示终端连接，配置为根据环境设置指令输出对应激励信号，采集标准传感器和待测传感器输出的测试数据，并输出给操作显示终端。

测试环境产生单元与控制采集单元连接，配置为根据激励信号，产生对应的多个环境影响因素叠加、覆盖全环境范围的测试环境。该测试环境由温度、湿度、电磁干扰等多个环境影响因素共同作用产生，并且每个环境影响因素覆盖由低到高或由高到低的全部变化范围，这样就可以全范围覆盖所有的测试环境。

对待检测传感器进行检测时，将待测传感器和标准传感器均设置于测试环境内，采集待测传感器和标准传感器在该测试环境内的输出数据。然后将采集数据发送给操作显示终端。操作显示终端对采集数据进行处理后，判断待测传感器是否合格，并将检测结果在显示终端进行显示。

在本发明中，该温度传感器检测系统将温度、湿度、振动和电磁干扰等环境影响因素叠加在同一测试环境内，并且提供覆盖全部参数范围的全环境范围测试环境。在该全环境测试范围内，根据待测传感器基于标准传感器的偏差判断待测传感器的准确度与精度是否符合要求。利用该检测系统对待测传感器进行检测，采用的控制算法简单，测试速度快，测试精度高，成本低。

在本发明的一个实施例中，该测试环境产生单元包括温度产生模块，该温度产生模块进一步包括第一开关子模块和电热丝，其配置为根据控制采集单元输出的数字形式的温度激励信号使电热丝产生对应的热量。

具体的，第一开关子模块与控制采集单元连接，配置为将控制采集单元输出的低压数字开关控制信号转换成高压驱动开关信号。电热丝与第一开关子模块连接，第一开关子模块直接控制电热丝的开通与关断。通过控制电热丝的开通时间产生对应的热量，使测试环境温度达到预定值。本发明的温度产生模块采用开环控制方式控制电阻丝，操作算法简单，能够由低到高或由高到低全范围覆盖测试环境内的所需温度，保证了待测传感器测试的准确度和精度。

在本发明的一个实施例中，该测试环境产生单元还包括湿度产生模块，该湿度产生模块进一步包括第二开关子模块和加湿器，其配置为根据控制采集单元输出的数字形式的电磁激励信号产生对应强度的电磁干扰信号。

具体的，第二开关子模块与控制采集单元连接，配置为将控制采集单元输出的低压数字开关控制信号转换成高压驱动开关信号。加湿器与第二开关子模块连接，第二开关子模块直接控制加湿器电源的开通与关断。通过控制加湿器的开通时间产生对应的水蒸汽，使测试环境湿度达到预定值。本发明的湿度产生模块采用开环控制方式控制加湿器，操作算法简单，能够由低到高或由高到低全范围覆盖测试环境内的所需湿度，保证了待测传感器测试的准确度和精度。

在本发明的一个实施例中，该测试环境产生单元还包括电磁干扰产生模块，其配置为根据控制采集单元输出的数字形式的电磁激励信号产生对应强度的电磁干扰信号。

具体的，该电磁干扰产生模块进一步包括第一驱动模块和干扰线圈。第一驱动模块与控制采集单元连接，配置为将控制采集单元输出的低压PWM控制信号放大为大电流驱动控制信号。干扰线圈与第一驱动模块连接，干扰线圈根据流过的驱动电流的大小产生对应强度的电磁干扰信号。本发明的电磁干扰产生模块采用开环控制方式控制干扰线圈，操作算法简单，能够由低到高或由高到低全范围覆盖测试环境内的所需电磁干扰，保证了待测传感器测试的准确度和精度。

在本发明的一个实施例中，该测试环境产生单元还包括振动产生模块，其配置为根据控制采集单元输出的数字形式的振动激励信号产生对应的振动。

具体的，该振动产生模块模块进一步包括第二驱动模块和振动电机。具体的，第二驱动模块与控制采集单元连接，配置为将控制采集单元输出的低压PWM控制信号放大为大电流驱动控制信号。振动电机与第二驱动模块连接，振动电机根据流过的驱动电流的大小产生对应强度的振动。本发明的振动产生模块采用开环控制方式控制电机，通过电机的转动使测试环境产生振动，操作算法简单，能够由低到高或由高到低全范围覆盖测试环境内的所需振动幅度，保证了待测传感器测试的准确度和精度。

操作显示终端除了环境设置模块外，还包括信号处理模块，用于对采集的传感器信号进行处理。具体的，该信号处理模块进一步包括曲线合成子模块、拟合度计算子模块和判断子模块。曲线合成子模块配置为根据标准传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线，根据待测传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线。拟合度计算子模块与曲线合成子模块连接，配置为计算标准传感器的输出曲线和待测传感器的输出曲线的拟合度。判断子模块与拟合度计算子模块连接，配置为根据拟合度判断待测传感器是否合格。如果标准传感器的输出曲线和待测传感器的输出曲线的拟合度满足预定的指标，则判断待测传感器满足质量要求，判定合格。

操作显示终端作为上位机，控制采集单元作为下位机。操作显示终端内设置有环境设置模块，用于产生环境指令，并通过RS232或其他通信方式将环境指令传递给控制采集单元内设置的环境控制模块。环境控制模块将环境指令转换成对应的激励信号，控制测试环境产生单元产生对应的测试环境。控制采集单元内设置的数据采集模块采集待测传感器和标准传感器的测量值，通过RS232或其他通信方式将测量数据传递给操作显示终端内的信号处理模块。信号处理模块对采集数据进行分析比对，将最终测试结果显示出来。

在本发明的一个实施例中，该标准传感器设置于系统中不受振动影响的位置，这样就可以保证标准传感器输出不受环境振动影响的数据，而待测传感器位于统中受振动影响的位置，使得待测传感器输出受环境振动影响的数据。将不受环境振动影响的标准传感器的输出数据与受环境振动影响的待测传感器的输出数据对比，可以提高待测传感器的检测准确度和精度。

在本发明的一个实施例中，该标准传感器的外部设置有金属网以屏蔽电磁干扰，这样就可以保证标准传感器输出不受环境电磁信号干扰影响的数据。将不受环境电磁信号干扰影响的标准传感器的输出数据与受环境电磁信号干扰影响的待测传感器的输出数据对比，可以提高待测传感器的检测准确度和精度。

在本发明的一个实施例中，还包括校准单元，其配置为对所述标准传感器定期进行校准。这样可以保证标准传感器测试的准确性，进而提高待测传感器的检测准确度和精度。

本发明采用开环方式控制待测传感器测试环境内的温度、湿度、振动、电磁干扰等环境干扰因素，对电阻丝、加湿器、振动电机、电磁干扰线圈等执行机构给一定的激励，能够由低到高或由高到低全范围覆盖所有的测试环境，能够对待测传感器在全范围测试环境内的输出质量进行检测。

相对于现有技术中的闭环检测试验台，本发明具有以下几个优点：

成本低：由于是在在变化的环境范围内将待测传感器的输出曲线与标准传感器输出曲线进行对比，可以提高待测传感器的检测准确度与检测精度。相对于闭环控制的试验台，本发明对所有执行机构开环控制，不需要反馈校准补偿，降低了开发成本和难度。

测试标准高：相对于在温度、湿度、振动和电磁干扰等单一环境因素下对温度传感器质量进行检测，本发明的测试环境更加接近温度传感器的实际运行工况，能够模拟温度、湿度、振动和电磁干扰共同叠加的工作环境。

测试速度快：闭环控制的试验台，测试环境的搭建是个不断激励不断反馈不断修正的过程，试验台到达稳定的待测环境往往需要十几秒甚至更长时间。但是。本发明的检测系统采用开环控制，全范围对待测传感器输出进行质量检测，无需等待反馈校准，节约测试时间。

测试方法更先进：现有技术中闭环控制的试验台的测试方法为设定测试环境，等待试验台调整稳定到设定的测试环境时，检测待测传感器输出是否有满足要求。这种测试方法只能检测某个特定环境下的传感器输出质量，而本发明的测试方法为全环境范围内对待测传感器输出质量进行实时检测，测试覆盖范围更广更全面。

精度高：测试台的温度、湿度等环境控制的误差是不可避免的，本发明试验台的测试方法允许环境控制误差，只需保证标准传感器的精度，就能够准确的测量待测传感器的精度。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种温度传感器检测系统，包括：

标准传感器；

操作显示终端，其配置为采用人机交互方式配置环境设置指令，并对接收的测试数据进行分析处理及结果显示；

控制采集单元，其配置为根据所述环境设置指令输出对应激励信号，采集标准传感器和待测传感器输出的测试数据并输出给所述操作显示终端；

测试环境产生单元，其配置为根据所述激励信号，产生对应的多个环境影响因素叠加、覆盖全环境范围的测试环境。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试环境产生单元包括温度产生模块，所述温度产生模块配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的温度激励信号使电热丝产生对应的热量。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测试环境产生单元还包括湿度产生模块，所述湿度产生模块配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的湿度激励信号使加湿器产生对应量的水蒸汽。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述测试环境产生单元还包括电磁干扰产生模块，其配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的电磁激励信号产生对应强度的电磁干扰信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测试环境产生单元还包括振动产生模块，其配置为根据所述控制采集单元输出的数字形式的振动激励信号产生对应的振动。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述操作显示终端配置为采用开环控制方式对所述温度产生模块、所述湿度产生模块、所述电磁干扰产生模块和所述振动产生模块进行控制。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述操作显示终端还包括信号处理模块，所述信号处理模块进一步包括：

曲线合成子模块，其配置为根据标准传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线，根据待测传感器输出的测试数据生成对应的输出曲线；

拟合度计算子模块，其配置为计算标准传感器的输出曲线和待测传感器的输出曲线的拟合度；

判断子模块，其配置为根据所述拟合度判断待测传感器是否合格。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准传感器设置于所述系统中不受振动影响的位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标准传感器的外部设置有金属网以屏蔽电磁干扰。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括校准单元，其配置为对所述标准传感器定期进行校准。