CN112444271A - 一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法，采样回路对某一待采集值采集，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值；计算每个温度点下准确输出值/标准输出值作为每个温度点的温度系数，绘制温度系数随温度变化曲线；对温度系数随温度变化曲线进行拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片；所述主控芯片在测量过程中，根据反馈的当前温度，由拟合后的曲线获取对应温度系数；接收采样回路输出的测量值，乘以对应温度系数获得补偿后的测量值。本发明提高了测量准确率，且在线运算量小，避免过度占用CPU运算资源。本发明通过补偿克服了元器件本身受温度影响带来的误差，降低了对元器件本身温度稳定性要求。
Description
技术领域
本发明涉及温度补偿技术领域，尤其涉及一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法。
背景技术
测控装置要求在高、低温运行环境下保证一定的测量精度。装置测量采样回路由电阻、电容等一系列元器件构成，输入的测量采样信号经过这些元器件的传变接入到CPU采集，如图1所示。常温下，可以通过按采样通道设置一个固定的采样系数对传变误差进行补偿；在环境温度变化后，元器件的参数不可避免会发生变化，从而使对应CPU采集的测量值发生变化产生测量误差，温度变化越大，这个误差值越大，一旦这个误差达到一定程度，将导致测量精度不合格。
针对上述情况，目前的处理方式是选择温度特性较稳定的元器件，去控制由温度变化产生的误差大小，使其在可接受的范围。这种处理方法存在两个缺陷：1是对元器件要求较高，带来设计的困难和成本的上升；2是一旦要求的运行环境温度范围扩大，超出可控制的极限时，将导致测量精度无法满足要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法，获取补偿曲线，对测量值进行在线温度补偿，使得测量准确率更高。
为达到上述目的，本发明提供了一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法，包括：
采样回路对某一待采集值采集，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值；
针对每个温度点计算准确输出值除以标准输出值作为对应温度系数，绘制温度系数随温度变化曲线；
对温度系数随温度变化曲线进行拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片；
所述主控芯片在测量过程中，根据反馈的当前温度，由存储的拟合后的曲线获取对应温度系数；接收采样回路输出的测量值，乘以对应温度系数作为补偿后的测量值。
进一步地，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值，具体包括：
获取所述采样回路中每个元器件的温度特性曲线；根据每个元器件的温度特性曲线，获取高低温环境下每个温度点下的每个元器件的准确值；固定采集值的大小，根据每个元器件的标定值计算标准输出，根据每个温度点下的每个元器件的准确值计算每个温度点下的准确输出值。
进一步地，所述反馈的当前温度为所述主控芯片的温度；获取所述主控芯片的温度与采样回路温度的对应关系；将每个温度点下的准确输出值与所述主控芯片的温度进行对应，绘制温度系数随所述主控芯片的变化曲线，对温度系数随所述主控芯片的变化曲线进行分段线性拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片。
进一步地，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值，具体包括：
固定待采集值的大小和所处环境温度；
常温下读取采样回路输出作为标准输出；
将采样回路和所述主控芯片放置在温变箱内，在高低温环境下连续调节温度变化，读取所述主控芯片接收的温度，读取每个温度点下采样回路输出值作为准确输出值。
进一步地，对温度系数随温度变化曲线进行拟合为分段线性拟合。
进一步地，分段线性拟合包括：按照温度范围进行分段，每段采用直线进行拟合。
进一步地，分段线性拟合包括：设定斜率变化阈值，对曲线的斜率变化未超过设定阈值的曲线作为一段，如果超过变化阈值则进行分段，每一段采用直线进行拟合。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明通过对采样回路进行理论计算或温度试验获取温度系数随温度变化曲线，依据该变化曲线进行实时的在线测量值补偿，提高了测量准确率，且在线运算量小，避免过度占用CPU运算资源。
(2)本发明通过补偿克服了元器件本身受温度影响带来的误差，降低了对元器件本身温度稳定性要求，降低了成本。
附图说明
图1是测控装置组成示意图；
图2为采样回路示意图；
图3为温度和采样系数的函数关系曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图2为一种典型的采样回路，包括放大模块和滤波模块，包括电阻、电容、AD芯片等元器件，这些元器件受温度影响的特性曲线可以直接获得，根据温度特性曲线可以获得各个温度条件下元器件的准确值。可以固定采集值的大小，按照元器件的标定值计算标准输出。根据每个温度点下各个元器件的准确值，计算每个温度点下的准确输出值。计算各个温度点下的温度系数为准确输出/标准输出，绘制温度系数随温度变化曲线，如图3所示。
这个函数关系非正比例，按不同的温度范围将将曲线近似为正比例关系，如图3所示，温度在T1和T2之间，系数和温度的函数曲线取S1，T2和T3取S2,T3以上取S3。可以设定斜率变化阈值，当曲线的斜率变化未超过设定阈值的曲线作为一段，如果超过变化阈值则进行分段，每一段进行线性拟合，作为的斜率形成温度和温度系数的对应关系。也可以按照温度范围进行分段。将拟合后的曲线存储到CPU内部。
实际的测量回路中采集的温度可能并不是采样回路的温度。在一个实施例中，由于实际影响测量误差的是采集回路所在区域的环境温度Ta，但CPU的测温探头监测的是CPU所在区域的温度Tb，但是Ta和Tb存在唯一的对应关系，根据这个对应关系最终转换到CPU温度和测量系数的函数关系。
在装置运行的时候，CPU程序根据所测量的温度情况结合CPU温度和测量系数的函数关系自动选择不同的温度系数，从而实现对温度变化引起的采样误差的补偿。
另一种方式可以采用实际测量的方式进行温度和采样系数的函数关系曲线标定。固定待采集值的大小和所处温度，常温下测量采样回路输出作为标准输出。将采样回路和CPU放置在温变箱内，连续调节温度的变化，读取CPU记录的温度以及每个温度点下采样回路实际输出值，计算各个温度点下的温度系数为实际输出/标准输出，得到温度和采样系数的函数关系曲线。
综上所述，本发明涉及一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法，采样回路对某一待采集值采集，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值；计算每个温度点下准确输出值/标准输出值作为每个温度点的温度系数，绘制温度系数随温度变化曲线；对温度系数随温度变化曲线进行拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片；所述主控芯片在测量过程中，根据反馈的当前温度，由拟合后的曲线获取对应温度系数；接收采样回路输出的测量值，乘以对应温度系数获得补偿后的测量值。本发明提高了测量准确率，且在线运算量小，避免过度占用CPU运算资源。本发明通过补偿克服了元器件本身受温度影响带来的误差，降低了对元器件本身温度稳定性要求。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，包括：
采样回路对某一待采集值采集，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值；
针对每个温度点计算准确输出值除以标准输出值作为对应温度系数，绘制温度系数随温度变化曲线；
对温度系数随温度变化曲线进行拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片；
所述主控芯片在测量过程中，根据反馈的当前温度，由存储的拟合后的曲线获取对应温度系数；接收采样回路输出的测量值，乘以对应温度系数作为补偿后的测量值。
2.根据权利要求1所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值，具体包括：
获取所述采样回路中每个元器件的温度特性曲线；根据每个元器件的温度特性曲线，获取高低温环境下每个温度点下的每个元器件的准确值；固定采集值的大小，根据每个元器件的标定值计算标准输出，根据每个温度点下的每个元器件的准确值计算每个温度点下的准确输出值。
3.根据权利要求2所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述反馈的当前温度为所述主控芯片的温度；获取所述主控芯片的温度与采样回路温度的对应关系；将每个温度点下的准确输出值与所述主控芯片的温度进行对应，绘制温度系数随所述主控芯片的变化曲线，对温度系数随所述主控芯片的变化曲线进行分段线性拟合，拟合后的曲线存储至测量电路的主控芯片。
4.根据权利要求1所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，获取采样回路标准输出值和在高低温环境下每个温度点下的准确输出值，具体包括：
固定待采集值的大小和所处环境温度；
常温下读取采样回路输出作为标准输出；
将采样回路和所述主控芯片放置在温变箱内，在高低温环境下连续调节温度变化，读取所述主控芯片接收的温度，读取每个温度点下采样回路输出值作为准确输出值。
5.根据权利要求1至4之一所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，对温度系数随温度变化曲线进行拟合为分段线性拟合。
6.根据权利要求5所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，分段线性拟合包括：按照温度范围进行分段，每段采用直线进行拟合。
7.根据权利要求5所述的高低温环境下的测量误差动态补偿方法，其特征在于，分段线性拟合包括：设定斜率变化阈值，对曲线的斜率变化未超过设定阈值的曲线作为一段，如果超过变化阈值则进行分段，每一段采用直线进行拟合。
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