CN110763808B - 一种气体探测器出厂免标定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种气体探测器出厂免标定的方法，依次包括如下步骤：S100，将气体探测器置于洁净空气中一段时间T，多次采样，确定零点AD采样值；S200，通过最小二乘法拟合出气体探测器中的传感器的内置特征曲线的曲线方程；S300，通过上位机软件和RS485接口将S200中拟合出的感器的内置特征曲线的曲线方程植入气体探测器内；S400，对气体探测器进行通气验证，确认特征曲线方程的有效性；采用本技术方案的方法，可以将某一种气体的传感器特性内置到气体探测器中，气体探测器出厂前，只需要进行简单的通气验证，调整系数，修正个体差异，便可以完成出厂准备，避免了目前复杂繁琐的操作，大大提高了生产效率。

Description

一种气体探测器出厂免标定的方法
技术领域
本发明涉及气体探测器技术领域，具体涉及一种气体探测器出厂免标定的方法。
背景技术
气体探测器在出厂前，往往需要根据传感器类型、检测气体的种类、探测器个体元器件之间的差异，对探测器进行零点校准和标定，目的是保证探测器的探测精度，降低测量误差。
目前对气体探测器的零点校准和标定的惯用方法为：第一步，向气体探测器通入不同浓度的标准气体，建立气体浓度与传感器输出采样之间的对应关系，校准的基本算法为一次线性函数y=kx+b，如附图1所示；第二步，在第一步建立的气体浓度与传感器输出采样之间的对应关系的基础上进行高低温测试，测试在不同温度下的传感器的输出，根据输出结果对第一步建立的对应关系进行系数修正；第三步，在第二步建立的对应关系的基础上进行湿度测试，测试在不同湿度下的传感器的输出，根据输出结果对第二步建立的对应关系进行二次系数修正。
上述标定方法需要经过大量的通气测量试验，针对某种气体探测的气体探测器，其零点校准就需要反复测量9-10个点，如果探测温度范围在-40-70℃之间，那么则需要对每一个传感器、每一个气体浓度、每一个温度范围均要重复上述标定过程，例如浓度为20%LEL时，就要重复进行8个温度段，10个湿度段的数据摸索，工作量非常大；而且当所采用的传感器是非线性传感器时，往往需要分段校准，当遇到所采用的传感器的线性度较差的时候，分段校准工作非常复杂，标定结果一般也不理想，而且费时费力，严重影响生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种气体探测器出厂免标定的方法。
要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种气体探测器出厂免标定的方法，依次包括如下步骤：
S100，将装配好的气体探测器置于洁净空气中一段时间T，多次采样，确定零点AD采样值，以排除探测器个体器件之间的差异；
S200，将气体探测器中的传感器的内置特征曲线设为三次多项式y=a0+a1t+a2t2+a3t3,在传感器的内置特征曲线上取多组离散数据，通过最小二乘法拟合出传感器的内置特征曲线的曲线方程；
S300，通过上位机软件和RS485接口将S200中拟合出的感器的内置特征曲线的曲线方程植入气体探测器内；
S400，对气体探测器进行通气验证，确认特征曲线方程的有效性：向气体探测器内通标准气体，将探测器的输出值与理论值相比较，如果在误差允许的范围内，则被验证的特征曲线方程有效，如果超出误差允许范围，则根据误差结果对曲线系数进行优化。
具体地，所述传感器的内置特征曲线为“输出信号-温度曲线”或“输出信号-湿度曲线”。
具体地，步骤S100中的时间T为1分钟。
本发明可以达到的有益效果为：通过上述方法，可以将某一种气体的传感器特性内置到气体探测器中，气体探测器出厂前，只需要进行简单的通气验证，调整系数，修正个体差异，便可以完成出厂准备，避免了目前复杂繁琐的操作，大大提高了生产效率。
附图说明
图1为现有技术采用的一次线性函数图示示例；
图2为本发明实施例中传感器的特征曲线1；
图3为本发明实施例中传感器的特征曲线1的拟合曲线；
图4为本发明实施例中实测的采样点与内置特征曲线1的拟合曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
气体探测器中的传感器种类可能只有一种，也可能有多种，对于气体探测器中的传感器，其在出厂之前，传感器厂家已经经过了大量的实验，并给出了典型的测量曲线，如图2所示，该曲线是厂家给出的可信区间，是描述传感器对应气体的输出特征曲线，该曲线一般是非线性的，即使传感器在气体反应度上是线性的，而大部分曲线在受到环境影响后，如温度、湿度等，该曲线也会呈现非线性。
一种气体探测器包含传感器，以其中一个气体传感器为例，该传感器的特征曲线1（输出信号-温度曲线）如附图2所示，描述气体探测器出厂免标定的方法。
依次包括如下步骤：
S100，将装配好的气体探测器置于洁净空气中1分钟，多次采样，确定零点AD采样值，以排除探测器个体器件之间的差异。
S200，将气体探测器中的传感器的内置特征曲线设为三次多项式y=a0+a1t+a2t2+a3t3,在传感器的内置特征曲线上，温度20℃附近任意选取7组离散数据，如表1所示；通过软件利用最小二乘法对该三次多项式进行拟合，得出系数a0、a1、a2、a3的具体值，如表2和表3所示，进而确定传感器的内置特征曲线的曲线方程为y=-86.14516+13.28556t-0.68879t2+0.012t3，如图3所示；通过表3的拟合结果可知，该曲线方程的拟合相关系数为0.99951，则说明拟合曲线与数据点的吻合度非常好。
表1内置特征曲线（输出信号-温度曲线）离散数据
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 拟合参数求解结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 拟合参数求解结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
S300，通过上位机软件和RS485接口将S200中拟合出的感器的内置特征曲线的曲线方程植入气体探测器内。
S400，对气体探测器进行通气验证，确认特征曲线方程的有效性：向气体探测器内通标准气体（20%LEL的可燃气体），将探测器的输出值与理论值相比较，如果在误差允许的范围内，则被验证的特征曲线方程有效，如果超出误差允许范围，则根据误差结果对曲线系数进行优化；
设实际记录的温度采样值为y1，则y1与理论值y的相对误差为δ=|y1-y|，如图4所示，当δ<=5%时，则认为该数据点在允许的误差范围之内，不需要修正；当δ>5%时，则需要将该采样值进行适当的修正，即在原来数值的基础上，加上某个定值进行修正。
同理，用上述方法，将传感器的特征曲线2（输出信号-湿度曲线）植入气体探测器中。
在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种气体探测器出厂免标定的方法，其特征是：依次包括如下步骤：
S100，将装配好的气体探测器置于洁净空气中一段时间T，多次采样，确定零点AD采样值，以排除探测器个体器件之间的差异；
S200，将气体探测器中的传感器的内置特征曲线设为三次多项式y=a0+a1t+a2t2+a3t3，在传感器的内置特征曲线上取多组离散数据，通过最小二乘法拟合出传感器的内置特征曲线的曲线方程；
S300，通过上位机软件和RS485接口将S200中拟合出的传 感器的内置特征曲线的曲线方程植入气体探测器内；
S400，对气体探测器进行通气验证，确认特征曲线方程的有效性：向气体探测器内通标准气体，将探测器的输出值与理论值相比较，如果在误差允许的范围内，则被验证的特征曲线方程有效，如果超出误差允许范围，则根据误差结果对曲线系数进行优化；
所述传感器的内置特征曲线为“输出信号-温度曲线”或“输出信号-湿度曲线”；
步骤S100中的时间T为1分钟。
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