CN110411607A - 灭菌器温度传感器的多点校验方法 - Google Patents

灭菌器温度传感器的多点校验方法 Download PDF

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CN110411607A CN201910636153.8A CN201910636153A CN110411607A CN 110411607 A CN110411607 A CN 110411607A CN 201910636153 A CN201910636153 A CN 201910636153A CN 110411607 A CN110411607 A CN 110411607A
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Abstract

本发明涉及一种灭菌器温度传感器的多点校验方法,属于灭菌器温度测量技术领域。(1)灭菌器温差传感器量程范围内选取至少两点测量校验;(2)相邻两测量点,测量高点温度记为GCL,其对应的标准温度记为GBZ;测量低点温度记为DCL,其对应的标准温度记为GBZ;(3)相邻两测量点及其之间,温度校验纠偏函数为:Y=(GBZ‑DBZ)/(GCL‑DCL)*X+DBZ‑DCL*(GBZ‑DBZ)/(GCL‑DCL);其中Y为标准温度,X为测量温度。本发明修正温度传感器存在的偏差,确保温度传感器测量的准确性;为后续灭菌器精准控制灭菌温度提供保障。

Description

灭菌器温度传感器的多点校验方法
技术领域
本发明涉及一种灭菌器温度传感器的多点校验方法,属于灭菌器温度测量技术领域。
背景技术
灭菌器使用的温度传感器长期处在高温、高压的环境下,经常浸没在液体中,同时在使用过程中温度传感器经常被拉扯、拖拽,容易出现水等液体渗入到传感器内部,影响温度传感器的测量精度,导致温度传感器出现温度漂移。另外,温度传感器的导线采用的材质为硅胶管,在使用过程中易受到外界物的划伤,少量的液体就能渗透到硅胶管内部,水沿信号导线流入传感器内部,导致温度传感器出现测量偏差,影响温度传感器的正常使用。
如图7所示,现有技术方案中,为了实现温度传感器校验的目的,通常的做法是对温度传感器进行单点校验,选取一个生产所用的温度点(如121.0℃),然后将温度传感器放入标准的干井炉(121℃),读取温度传感器的测量值(120.8),通过与干井炉的标准温度比对,对温度传感器通过加减的方式,对传感器的偏差进行修正。例如采集到的温度值为110℃,加减校验,得修正后温度值为109.8℃。
由于选取的测量点只有一个的原因,选定的被测量的温度点能够被准确校验,其他未被校准的温度点依然存在偏差。
发明内容
本发明的目的是提供一种灭菌器温度传感器的多点校验方法,修正温度传感器存在的偏差,确保温度传感器测量的准确性;为后续灭菌器精准控制灭菌温度提供保障。
本发明所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,包括以下步骤:
(1)灭菌器温差传感器量程范围内选取至少两点测量校验;
(2)相邻两测量点,测量高点温度记为GCL,其对应的标准温度记为GBZ;测量低点温度记为DCL,其对应的标准温度记为GBZ
(3)相邻两测量点及其之间,温度校验纠偏函数为:
Y=(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)*X+DBZ-DCL*(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL);
其中Y为标准温度,X为测量温度。
所述的端点与相邻测量点之间的纠偏函数采用相邻的纠偏函数。
所述的选取测量点3或4个。
所述的测量点温度为10-150℃。
所述的测量点温度为90-1301℃。
所述的测量点温度为100-121℃。
随着温度传感器的长时间使用,会导致在不同的温度区域内变成非线性,目前采用的单点校验方式存在明显的缺陷,无法解决温度传感器测温斜率变化出现的温度偏差。不能解决温度随温度传感器长时间使用后出现的非线性问题。
在同一工况下,分别测量多个温度值,然后将这些测量到的温度显示值与对应的温度标准值进行对比,随后对温度传感器进行温度变化斜率校准和零点校准。首先在多个不同的测温区间内进行温度传感器的温度变化斜率校准,在多段温度区间内根据温度的线性变化公式Y=K*X+b,带入已知的测量值和标准值,通过计算得到多个对应温度区间的修正斜率K1、K2、K3或K4,用来消除温度变化斜率误差。修正斜率后的温度变化值与标准值之间依然存在恒定的误差值b,因此需要进行零点校准,根据线性变化公式计算出多个测温区间内的测量值与标准值之间的误差b1、b2、b3或b4,并根据计算得到的误差值b对对应温度区间的温度值进行补偿,自动抬高或降低测量值来消除系统误差,修正后的温度测量值能够解决温度传感器在不同测温区间内的非线性问题,确保温度传感器测量的准确性。
温度传感器:指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用多点校验的方式,修正了零点误差b和温度变化的斜率误差K,解决了温度传感器由于测温斜率发生变化出现的偏差。确保了在不同的测温区间温度传感器的线性化,确保了温度传感器测温的准确性。解决温度传感器长时间使用会出现漂移,导致温度传感器在不同测温区间的非线性变化的问题,解决了传统技术下温度传感器单点校验,只能实现一个测温点的温度校验,测温点发生变化,温度传感器又出现测温偏差的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例1的示意图,
图2是本发明的实施例2的示意图,
图3是本发明的实施例3的示意图,
图4是本发明的实施例4的示意图,
图5是本发明的实施例5的示意图,
图6是本发明的实施例6的示意图,
图7是现有技术单点校验示意图。
图中标准温度和测量温度的单位均为℃。
具体实施方式
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作进一步清楚、完整地描述:
本发明所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,包括以下步骤:
(1)灭菌器温差传感器量程范围内选取至少两点测量校验;
(2)相邻两测量点,测量高点温度记为GCL,其对应的标准温度记为GBZ;测量低点温度记为DCL,其对应的标准温度记为GBZ
(3)相邻两测量点及其之间,温度校验纠偏函数为:
Y=(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)*X+DBZ-DCL*(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL);
其中Y为标准温度,X为测量温度。
对温度传感器的校验过程即将测量线的变化函数修正为标准线的变化函数。
根据温度传感器的线性化变化特点可知:温度的变化函数是Y=K*X+b,其中K值为比例系数,用来消除量程误差;b值为零点误差补偿值,用于消除系统误差。
将温度测量值以及对应的温度标准值输入温度传感器的校验软件,在软件内能够实现测温区间内的连续自动校准,温度传感器的具体校准过程如下:
首先,需要对温度测量值的斜率进行修正,根据温度测量值和温度标准值两个坐标点(DCL,DBZ)、(GCL,GBZ)带入温度变化函数得到修正后的温度变化比例系数:
K=(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)
最后进行零点误差b的校准:
b=DBZ-DCL*(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)
修正后的温度变化曲线为:
Y=(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)*X+DBZ-DCL*(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL);
OP为标准温度量程范围;O1P1为测量温度量程范围;取其交集为温度传感器实际量程范围。
实施例1
如图1所示,对温度传感器淄博飞雁RT00MW6ET进行校验,分别把60℃和120℃作为比对的标准温度低点和标准温度高点。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为60℃,待干井炉温度稳定在60℃时,监控到温度传感器的显示温度是59.8℃;随后将干井炉的温度设定为120℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是120.2℃。
温度传感器的线性变化函数为Y=K*X+b(Y为标准温度;X为显示温度),根据得到的两对坐标点A1(59.8,60)、B1(120.2,120),带入上述公式中分别得到
59.8K+b=60
120.2K+b=120
解方程式可以得到K=0.9934,b=0.5960;
得到的温度校验纠偏函数即为Y=0.9934X+0.5960;
如图1所示,函数图像O1P1为温度校验纠偏函数;函数图像OP表示标准温度。O1和P1表示对应标准温度量程的端点的测量值。通常温度传感器测量量程大于标准温度量程。因此,对于标准温度量程内的温度值测量纠偏。
标准温度量程即为选用的温度范围,通常标准温度量程范围为0-150℃,标准温度量程范围内,任意一个采集温度都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为100℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9934X+0.5960的自动校验计算后,得到的准确温度值为99.93℃。例如采集到的温度值为90℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9934X+0.5960的自动校验计算后,得到的准确温度值为90.00℃。
对于温度传感器淄博飞雁RT00MW6ET,对于标准温度1-150℃范围内,所测量的温度均可以采用上述温度校验纠偏函数予以校验。通常的,灭菌器灭菌温度范围多数在60-130℃,因此,经过60℃和120℃两点校验的温度校验纠偏函数纠偏效果好,经过校正的测量温度更接近灭菌器实际灭菌温度,更有利于控制精准的灭菌温度,达到良好的灭菌效果。
实施例2
如图2所示,对温度传感器淄博飞雁RT00MW6ET进行校验,分别选取100℃、121℃和130℃作为比对的标准温度,校验测量温度。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为100℃,待干井炉温度稳定在100℃时,监控到温度传感器的显示温度是100.3℃;随后将干井炉的温度设定为121℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是120.9℃;随后将干井炉的温度设定为130℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是130.2℃。
得到三对坐标点A2(100.3,100)、B2(120.9,121)、C2(130.2,130);
则得到过A2B2两点和过B2C2两点的两段函数图像组合的温度校验纠偏函数。
对于A2B2:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点A2(100.3,100)、B2(120.9,121),带入上述公式中分别得到
100.3K1+b1=100
120.9K1+b1=121
解方程式可以得到K1=1.0194,b=-2.2476;
得到的温度校验公式即为Y=1.0194X-2.2476;
如图2所示,函数图像O1P1为温度校验纠偏函数;标准函数OP表示标准温度。O1和P1表示对应标准温度量程的端点的测量值。通常温度传感器测量量程大于标准温度量程。
此时,从O1点到A2点以及B2点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从O1点到B2点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为110℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0194X2.2476的自动校验计算后,得到的准确温度值为109.89℃。例如采集到的温度值为90℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0194X2.2476的自动校验计算后,得到的准确温度值为89.50℃。
对于B2C2:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点B2(120.9,121)、C2(130.2,130),带入上述公式中分别得到
120.9K2+b2=121
130.2K2+b2=130
解方程式可以得到K2=0.9677,b2=4.0000
得到的温度校验纠偏函数即为Y=0.9677X+4.0000。
此时,从B2点到C2点以及P1点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从B2点到P1点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为125℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=0.9677X+4.0000的自动校验计算后,得到的准确温度值为124.97℃。例如采集到的温度值为132℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=0.9677X+4.0000的自动校验计算后,得到的准确温度值为131.74℃。
实施例3
如图3所示,对温度传感器淄博飞雁RT00MW6ET进行校验,分别选取90℃、100℃、115℃和121℃作为比对的标准温度,校验测量温度。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为90℃,待干井炉温度稳定在90℃时,监控到温度传感器的显示温度是90.1℃;随后将干井炉的温度设定为100℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是100.3℃;随后将干井炉的温度设定为115℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是115.2℃;随后将干井炉的温度设定为121℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是120.8℃。
得到三对坐标点A3(90.1,90)、B3(100.3,100)、C3(115.2,115)、D3(120.8,121);
则得到过A3B3两点、过B3C3两点和过C3D3两点的三段函数图像组合的温度校验纠偏函数。
对于A3B3:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点A3(90.1,90)、B3(100.3,100),带入上述公式中分别得到
90.1K1+b1=90
100.3K1+b1=100
解方程式可以得到K1=0.9804,b1=1.6667;
得到的温度校验公式即为Y=0.9804X+1.6667;
此时,从O点到A3点以及B3点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从O点到B3点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为95℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9804X+1.6667的自动校验计算后,得到的准确温度值为94.80℃。例如采集到的温度值为80℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9804X+1.6667的自动校验计算后,得到的准确温度值为80.10℃。
对于B3C3:温度传感器的线性变化函数为Y=K2*X+b2(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点B3(100.3,100)、C3(115.2,115),带入上述公式中分别得到:
100.3K2+b2=100
115.2K2+b2=115
解方程式可以得到K2=1.0067,b2=-0.9732;
得到的温度校验公式即为Y=1.0067X-0.9732;
此时,B3点到C3点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,B3到C3点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为112℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0067X-0.9732的自动校验计算后,得到的准确温度值为111.78℃。例如采集到的温度值为114℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0067X-0.9732的自动校验计算后,得到的准确温度值为113.79℃
对于C3D3:温度传感器的线性变化函数为Y=K3*X+b3(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点C3(115.2,115)、D3(120.8,121),带入上述公式中分别得到
115.2K3+b3=115;
120.8K3+b3=121;
解方程式可以得到K3=1.0714,b3=-8.4286
得到的温度校验纠偏函数即为Y=1.0714X-8.4286。
此时,从C3点到D3点以及P1点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从P点到C3点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为118℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=1.0714X-8.4286的自动校验计算后,得到的准确温度值为118.00℃。例如采集到的温度值为130℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=1.0714X-8.4286的自动校验计算后,得到的准确温度值为130.86℃。
实施例4
如图4所示,对德国JUMO,型号902030/10-402-1011-2-6-150-130-24/999进行校验,分别选取100℃、115℃和121℃作为比对的标准温度,校验测量温度。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为100℃,待干井炉温度稳定在100℃时,监控到温度传感器的显示温度是100.1℃;随后将干井炉的温度设定为115℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是115.3℃;随后将干井炉的温度设定为121℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是120.7℃。
得到三对坐标点A4(100.1,100)、B4(115.3,115)、C4(120.7,121);
则得到过A4B4两点和过B4C4两点的两段函数图像组合的温度校验纠偏函数。
对于A4B4:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点A4(100.1,100)、B4(115.3,115),带入上述公式中分别得到
100.1K1+b1=100
115.3K1+b1=115
解方程式可以得到K1=0.9868,b1=1.2171
得到的温度校验公式即为Y=0.9868X+1.2171
此时,从O1点到A4点以及B4点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从O1点到B4点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为112℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9868X+1.2171的自动校验计算后,得到的准确温度值为111.74℃。例如采集到的温度值为0℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9868X+1.2171的自动校验计算后,得到的准确温度值为1.22℃。例如采集到的温度值为85℃,经过温度校验纠偏函数Y=0.9868X+1.2171的自动校验计算后,得到的准确温度值为85.10℃。
对于B4C4:温度传感器的线性变化函数为Y=K2*X+b2(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点B4(115.3,115)、C4(120.7,121),带入上述公式中分别得到
115.3K2+b2=115;
120.7K2+b2=121;
解方程式可以得到K2=1.11111,b2=-13.1111
得到的温度校验纠偏函数即为Y=1.1111X-13.1111。
此时,从B4到C4点以及P1点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从B4点到P点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为118℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=1.1111X-13.1111的自动校验计算后,得到的准确温度值为118.00℃。例如采集到的温度值为130℃,经过校验后得到的准确温度值为131.33℃。例如采集到的温度值为135℃,经过校验后得到的准确温度值为136.89℃。
实施例5
如图5所示,对德国JUMO,型号902030/10-402-1011-2-6-150-130-24/999进行校验,分别选取90℃、118℃和121℃作为比对的标准温度,校验测量温度。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为90℃,待干井炉温度稳定在90℃时,监控到温度传感器的显示温度是90.2℃;随后将干井炉的温度设定为118℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是117.8℃;随后将干井炉的温度设定为121℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是121.3℃。
得到三对坐标点A5(90.2,90)、B5(117.8,118)、C5(121.3,121);
则得到过A5B5两点和过B5C5两点的两段函数图像组合的温度校验纠偏函数。
对于A5B5:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点A5(90.2,90)、B5(117.8,118),带入上述公式中分别得到
90.2K1+b1=90
117.8K1+b1=118
解方程式可以得到K1=1.0145,b1=-1.5072;
得到的温度校验公式即为Y=1.0145X-1.5072;
此时,从O1点到A5点以及B5点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从O点到B5点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为102℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0145X-1.5072的自动校验计算后,得到的准确温度值为101.97℃。例如采集到的温度值为80℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0145X-1.5072的自动校验计算后,得到的准确温度值为79.65℃。
对于B5C5:温度传感器的线性变化函数为Y=K2*X+b2(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点B5(117.8,118)、C5(121.3,121),带入上述公式中分别得到
117.8K2+b2=118;
121.3K2+b2=121;
解方程式可以得到K2=0.8571,b2=17.0286
得到的温度校验纠偏函数即为Y=0.8571X+17.0286。
此时,从B5点到C5点以及P1点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从P点到B5点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为119℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=0.8571X+17.0286的自动校验计算后,得到的准确温度值为119.03℃。例如采集到的温度值为130℃,经过校验后得到的准确温度值为128.46℃。例如采集到的温度值为135℃,经过校验后得到的准确温度值为132.74℃。
实施例6
如图6所示,对瑞典Pentronic,型号7917005-001进行校验,分别选取100℃、121℃和132℃作为比对的标准温度,校验测量温度。把温度传感器放在用于校验温度传感器偏差的仪器干井炉中,设定干井炉的标准温度为100℃,待干井炉温度稳定在100℃时,监控到温度传感器的显示温度是100.2℃;随后将干井炉的温度设定为121℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是121.1℃;随后将干井炉的温度设定为132℃,待干井炉温度稳定后,监控到温度传感器的显示温度是132.3℃。
得到三对坐标点A6(100.2,100)、B6(121.1,121)、C6(132.3,132);
则得到过A6B6两点和过B6C6两点的两段函数图像组合的温度校验纠偏函数。
对于A6B6:温度传感器的线性变化函数为Y=K1*X+b1(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点A6(100.2,100)、B6(121.1,121),带入上述公式中分别得到
100.2K1+b1=100
121.1K1+b1=121
解方程式可以得到K1=1.0048,b1=-0.6794
得到的温度校验公式即为Y=1.0048X-0.6794
此时,从O1点到A6点以及B6点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从O点到B6点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为110℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0048X-0.6794的自动校验计算后,得到的准确温度值为109.85℃。例如采集到的温度值为95℃,经过温度校验纠偏函数Y=1.0048X-0.6794的自动校验计算后,得到的准确温度值为94.78℃。
对于B6C6:温度传感器的线性变化函数为Y=K2*X+b2(Y为标准温度;X为测量温度),根据得到的两对坐标点B6(121.1,121)、C6(132.3,132),带入上述公式中分别得到
121.1K2+b2=121;
132.3K2+b2=132;
解方程式可以得到K2=0.9821,b2=2.0625
得到的温度校验纠偏函数即为Y=0.9821X+2.0625。
此时,从B6点到C6点以及P1点之间均采用上述温度校验纠偏函数进行校验,从P点到B6点之间任意一个温度下都可以实现温度传感器的两点校验,例如采集到的温度值为125℃,经过温度传感器的校验纠偏函数Y=0.9821X+2.0625的自动校验计算后,得到的准确温度值为124.83℃。例如采集到的温度值为130℃,经过校验后得到的准确温度值为129.74℃。例如采集到的温度值为133℃,经过校验后得到的准确温度值为132.69℃。

Claims (6)

1.一种灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)灭菌器温差传感器量程范围内选取至少两点测量校验;
(2)相邻两测量点,测量高点温度记为GCL,其对应的标准温度记为GBZ;测量低点温度记为DCL,其对应的标准温度记为GBZ
(3)相邻两测量点及其之间,温度校验纠偏函数为:
Y=(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL)*X+DBZ-DCL*(GBZ-DBZ)/(GCL-DCL);
其中Y为标准温度,X为测量温度。
2.根据权利要求1所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,端点与相邻测量点之间的纠偏函数采用相邻的纠偏函数。
3.根据权利要求1所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,选取测量点3或4个。
4.根据权利要求1所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,测量点温度为10-150℃。
5.根据权利要求1所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,测量点温度为90-130℃。
6.根据权利要求1所述的灭菌器温度传感器的多点校验方法,其特征在于,测量点温度为100-121℃。
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