CN113945297A - 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法 - Google Patents

一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113945297A
CN113945297A CN202010688010.4A CN202010688010A CN113945297A CN 113945297 A CN113945297 A CN 113945297A CN 202010688010 A CN202010688010 A CN 202010688010A CN 113945297 A CN113945297 A CN 113945297A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
dynamic
temperature measurement
magnetic nano
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010688010.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113945297B (zh
Inventor
赵晓通
张朴
刘文中
程晶晶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202010688010.4A priority Critical patent/CN113945297B/zh
Publication of CN113945297A publication Critical patent/CN113945297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113945297B publication Critical patent/CN113945297B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005—Calibration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

本发明属于磁纳米粒子测温标定领域，具体涉及一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，包括：待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，分别采用该热电偶传感器和铂电阻传感器采集磁纳米样品于恒温环境降温过程中的温度，对应得到第一动态温度和第二动态温度；基于热电偶传感器的测温响应即时性，采用其对应的第一动态温度修正铂电阻传感器采集的第二动态温度中温度和时间的对应关系，修正后的动态温度为磁纳米样品的实际动态温度。本发明提出对磁纳米样品进行加热，达到一定温度后使之自然降温，利用热电偶和铂电阻传感器进行测温，利用各传感器优势，实现对磁纳米样品的动态高准确度测温。

Description

一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法
技术领域
本发明属于磁纳米粒子测温标定领域，更具体地，涉及一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法。
背景技术
近年来，磁纳米温度测量逐渐成为一种新兴的温度测量方式。在生物活体内，存在着非常多复杂的生命活动。利用磁性纳米粒子特殊的磁学特性，可以实现非接触式温度测量，因此为在生物体内等环境的测温提供了一种行之有效的手段。
在进行任何方式的温度测量之前，为了保证测量的准确性，都需要先完成标定，标定时需要保持局部温度保持恒定，且测量准确度要求较高。磁纳米温度测量装置的稳定磁场由亥姆赫兹线圈提供，导致测量装置的体积很大，并且亥姆赫兹线圈对温度有一定的敏感性，有可能对温度的测量产生影响，进而影响测量精度，而目前很难采购到合适的恒温箱用于磁纳米温度测量系统的标定。
发明内容
本发明提供了一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，用以解决现有温度测量方法无法有效的对磁纳米样品进行温度测量标定的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，包括：
待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，分别采用该热电偶传感器和铂电阻传感器采集磁纳米样品于恒温环境降温过程中的温度，对应得到第一动态温度和第二动态温度；
基于热电偶传感器的测温响应即时性，采用其对应的所述第一动态温度修正所述铂电阻传感器采集的所述第二动态温度中温度和时间的对应关系，修正后的动态温度为所述磁纳米样品的实际动态温度，完成动态测温。
本发明的有益效果是：为了完成磁纳米温度测量的标定，本发明提出对磁纳米样品进行加热，达到一定温度后使之自然降温，在降温过程中进行动态温度测量。而由于实际环境中无法保证理想恒温环境，所以需要一个快速高准确度的温度测量装置在持续降温的过程中进行动态测温标定。进一步本发明利用热电偶传感器和铂电阻传感器进行测温，热电偶传感器测温响应速度很快，但其测温准确度较低，为了提高测温的精度，采用铂电阻传感器，但是铂电阻传感器在测温时存在很大的动态误差，因此须进行铂电阻动态误差的补偿。本发明利用热电偶传感器的测温响应的即时性，采用热电偶传感器采集的第一动态温度来修正第二动态温度中温度和时间的对应关系，实现对磁纳米样品的动态高准确度测温。
进一步，所述修正具体为：
对所述第一动态温度进行非线性指数曲线拟合，以得到所述磁纳米样品的降温时间常数和降温后的稳定温度；
根据噪声消除理论表达式的推导过程，对所述第一动态温度和所述第二动态温度之间做所述推导过程对应的计算，其中，所述推导过程为对热电偶传感器和铂电阻传感器的测温模型之间进行消除噪声项的运算，运算后的表达式为所述噪声消除理论表达式；
将所述降温时间常数、所述稳定温度和所述计算结果带入所述噪声消除理论表达式，得到所述铂电阻传感器的响应时间常数；
采用所述响应时间常数补偿所述第二动态温度的时间延迟，得到所述磁纳米样品的实际动态温度。
本发明的进一步有益效果是：对热电偶采集的温度数据进行非线性指数拟合，得到磁纳米样品降温时间常数和最终稳定温度，利用了热电偶的快速温度响应特性。另外，由于铂电阻的高准确度温度测量，但有延迟，基于降温时间常数和最终稳定温度，计算铂电阻传感器测温响应时间常数，采用该响应时间常数补偿延迟，得到铂电阻精确的动态测温数据。本方法利用两种测温曲线计算铂电阻响应时间常数并进行补偿的高准确度动态测温方法，能够有效解决现有基于磁纳米粒子测温标定的问题。
进一步，所述推导过程具体为：
对每个采集时刻下所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器的测温模型之间作差，并对所有差值之间做加和。
本发明的进一步有益效果是：由于热电偶传感器采集中的噪声Nc(ti)和铂电阻传感器采集中的噪声Np(ti)正态分布，每个传感器各采集时刻对应的噪声加和为零，因此通过作差并求和可以有效消除噪声干扰。
进一步，所述噪声消除理论表达式为：
Figure BDA0002588284570000031
其中，S表示所述加和，n表示总的采集次数，τ为所述响应时间常数，ΔTi表示每个采集时刻下所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器的测温模型之间的差值，τ0表示所述降温时间常数，Te表示所述稳定温度，T0表示所述初始温度，t1、t2和tn均表示各采集时刻。
进一步，所述补偿具体为：
对所述第二动态温度进行非线性指数曲线拟合；对拟合后的非线性指数曲线对应的表达式进行拉氏变换，以转换到复频域；将该复频域对应的表达式与τ1s+1相乘，并对相乘后的表达式进行拉普拉斯反变换，得到补偿后的动态温度表达式，其中，τ1为补偿时间常数，其取值与所述响应时间常数相等，s为复频率。
进一步，所述非线性指数曲线为单指数下降曲线。
本发明的进一步有益效果是：磁纳米粒子溶液(即磁纳米样品)的自然降温过程曲线短时间内近似为单指数函数模型表达，因此，在磁纳米样品自然降温过程的温度变化近似为单指数下降曲线。
进一步，所述热电偶传感器为细丝热电偶传感器。
本发明的进一步有益效果是：细丝热电偶的测温响应速度较快，可以认为是实时测量，但其测温准确度较低。
进一步，所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器均采用信号调理放大电路和数据采集卡进行数据采集。
进一步，所述待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，实现方式为：
将热电偶传感器和铂电阻传感器设置于待标定磁纳米样品内；将所述磁纳米样品设置于高温恒温水浴中，直至使得所述热电偶传感器和铂电阻传感器的温度与所述磁纳米样品的温度保持平衡。
本发明的进一步有益效果是：初始时刻，磁纳米样品处于恒温水浴中，两种测温传感器在样品中已达平衡，这时样品的初始温度已经得知，以便于后面进行分析计算。
本发明还提供一种磁纳米温度测量的标定方法，包括：
采用如上所述的动态测温方法得到所述磁纳米样品在降温过程中的实际动态温度，同时在采用如上所述的动态测温方法中进行第一动态温度和第二动态温度的采集过程中同步采集磁纳米样品的动态磁化强度，得到所述实际动态温度和所述动态磁化强度的对应关系，完成磁纳米温度测量的标定。
本发明的有益效果是：采用如上所述的动态测温方法可以高准确度的采集到磁纳米样品的动态温度，在此基础上，采集温度的同时采集磁纳米样品的磁化强度，可以实现磁纳米温度测量的精确标定。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法流程框图；
图2为本发明实施例提供的铂电阻传感器的动态误差仿真图；
图3为本发明实施例提供的可用数据区间示意图；
图4为本发明实施例提供的补偿环节示意框图；
图5为本发明实施例提供的测温信号模拟方框示意图；
图6为本发明实施例提供的采样率对测温结果的影响；
图7为本发明实施例提供的降温时间常数不同时采样区间范围对测温结果的影响；
图8为本发明实施例提供的降温时间常数不同时采样时间长度对测温结果的影响。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一
一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，如图1所示，包括：
待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，分别采用该热电偶传感器和铂电阻传感器采集磁纳米样品于恒温环境降温过程中的温度，对应得到第一动态温度和第二动态温度；
基于热电偶传感器的测温响应即时性，采用其对应的第一动态温度修正铂电阻传感器采集的第二动态温度中温度和时间的对应关系，修正后的动态温度为磁纳米样品的实际动态温度，完成动态测温。
为了完成磁纳米温度测量的标定，本实施例提出对磁纳米样品进行加热，达到一定温度后使之自然降温，在降温过程中进行动态温度测量。而由于实际环境中无法保证理想恒温环境，所以需要一个快速高准确度的温度测量装置在持续降温的过程中进行动态测温标定。
进一步本实施例提出了利用热电偶和铂电阻传感器进行测温。其中，细丝热电偶的测温响应速度很快，可以认为是实时测量，但其测温准确度较低。因此，为了提高测温的精度，考虑结合铂电阻传感器。铂电阻测温是根据导体的电阻值会随着温度的变化而变化的原理。目前最常用、性质最好的测温传感器是铂热电阻，可以用来满足磁纳米温度测量装置标定的精度要求。但是铂电阻在测温时存在很大的动态误差，例如，在仿真时，设置样品溶液的初始温度100℃，最终稳定温度20℃，样品自然降温时间常数为50s，铂电阻的响应时间常数为1s，采样率为1kHz，动态误差如图2所示，因此须进行铂电阻动态误差的补偿。因此，本实施例利用热电偶传感器的测温响应即时性，采用热电偶传感器采集的第一动态温度来修正第二动态温度中温度和时间的对应关系，实现对磁纳米样品的动态高准确度测温。
需要说明的是，样品和传感器同时取出进行降温(也即前述的磁纳米样品在恒温环境进行的降温)，保证初始温度相同，由于在移动样品的过程中测温结果不稳定，因此舍弃前一段的数据，因此可用数据区间为[t1,t2]，如图3所示。利用[t1,t2]内热电偶传感器的测温数据进行非线性指数拟合，结合拟合的结果，可以得到准确的样品降温时间常数和最终稳定温度，为后续铂电阻时间常数的计算做了准备。
优选的，上述修正具体为：
对第一动态温度进行非线性指数曲线拟合，以得到磁纳米样品的降温时间常数和降温后的稳定温度；根据噪声消除理论表达式的推导过程，对第一动态温度和第二动态温度之间做上述推导过程对应的计算，其中，上述推导过程为对热电偶传感器和铂电阻传感器的测温模型之间进行消除噪声项的运算，运算后的表达式为噪声消除理论表达式；将降温时间常数、稳定温度和计算结果带入噪声消除理论表达式，得到铂电阻传感器的响应时间常数；采用响应时间常数补偿第二动态温度的时间延迟，得到磁纳米样品的实际动态温度。
本实施例对热电偶采集的温度数据进行非线性指数拟合，得到磁纳米样品降温时间常数和最终稳定温度，利用了热电偶的快速温度响应特性。另外，由于铂电阻的高准确度温度测量，但有延迟，基于降温时间常数和最终稳定温度，计算铂电阻传感器测温响应时间常数，采用该响应时间常数补偿延迟，得到铂电阻精确的动态测温数据。本方法利用两种测温曲线计算铂电阻响应时间常数并进行补偿的高准确度动态测温方法，能够解决现有基于磁纳米粒子测温标定的问题。
优选的，上述推导过程具体为：
对每个采集时刻下热电偶传感器和铂电阻传感器的测温模型之间作差，并对所有差值之间做加和。
具体的，将采样区间内两种传感器的测温数据求差，得到差值ΔT(i)，表示为：
Figure BDA0002588284570000071
其中，ΔTi表示每个采集时刻下所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器的测温模型之间的差值，Tp(ti)表示ti采集时刻铂电阻传感器采集的温度(即测温模型)，Tc(ti)表示ti采集时刻热电偶传感器采集的温度(即测温模型)，τ为上述的响应时间常数，τ0表示上述的降温时间常数，Te表示上述的稳定温度，T0表示上述的初始温度，NP(ti)表示ti采集时刻铂电阻传感器测温中的噪声，Nc(ti)表示ti采集时刻热电偶传感器测温中的噪声，n表示总的采集次数。
然后，把每个采集时刻对应的测温差值求和，得到表达式：
Figure BDA0002588284570000081
其中，S表示所述加和。由于热电偶噪声Nc(ti)和铂电阻噪声Np(ti)正态分布，因此认为
Figure BDA0002588284570000082
故得到求和之后的表达式，本表达式中τ0、Te已经利用拟合曲线求得，又T0已知，且t1,t2,t3…tn和S均为已知量，此时就可以利用MATLAB工具计算得到铂电阻传感器的响应时间常数τ。
优选的，上述补偿具体为：
对所述第二动态温度进行非线性指数曲线拟合；对拟合后的非线性指数曲线对应的表达式进行拉氏变换，以转换到复频域；将该复频域对应的表达式与τ1s+1相乘，并对相乘后的表达式进行拉普拉斯反变换，得到补偿后的动态温度表达式，其中，τ1为补偿时间常数，其取值与所述响应时间常数相等，s为复频率。
具体的，铂电阻传感器的测温信号TP(t)表达式：
对上述表达式进行拉氏变换，即转换到s域，根据图4，将整个表达式乘τ1s+1，再进行拉普拉斯反变换得到Te(t)。
优选的，上述非线性指数曲线为单指数下降曲线。
优选的，上述热电偶传感器为细丝热电偶传感器。
优选的，热电偶传感器和铂电阻传感器均采用信号调理放大电路和数据采集卡进行数据采集。
优选的，上述待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，实现方式为：
将热电偶传感器和铂电阻传感器设置于待标定磁纳米样品内；将磁纳米样品设置于高温恒温水浴中，直至使得热电偶传感器和铂电阻传感器的温度与磁纳米样品的温度保持平衡。
将磁纳米溶液样品设置于恒温高温环境中，磁纳米溶液样品中设置有热电偶传感器和铂电阻传感器；待热电偶传感器和铂电阻传感器与样品温度平衡时，之后将磁纳米溶液样品从高温环境中取出并放置于常温环境，在磁纳米溶液样品降温过程中，分别通过热电偶传感器和铂电阻传感器采集磁纳米溶液样品动态温度。
初始时刻，磁纳米样品处于恒温水浴中，两种测温传感器在样品中已达平衡，且保证了两种传感器已经达到稳定初始温度，既保证开始降温时两种传感器的初始状态相同，又已知这时样品的初始温度，以便于后面进行分析计算。
总的来说，实施例一提出一种基于热电偶和铂电阻的动态高准确度测温方法，该方法可包括以下步骤:(1)初始时刻，磁纳米样品处于恒温水浴中,两种测温传感器在样品中已达平衡；(2)将样品及传感器从恒温水浴中取出，进行自然降温；(3)利用信号调理放大电路与数据采集卡，得到测温数据；(4)对采样区间内的热电偶传感器的采样数据进行非线性指数拟合；(5)将采样区间内两种传感器的测温数据求差，得到差值ΔTi；(6)把每个时刻对应的测温差值求和，根据相关表达式求得铂电阻响应时间常数τ；(7)增加补偿环节，补偿铂电阻响应时间常数，输出标准温度曲线，完成动态测温。利用热电偶传感器的快速响应测得磁纳米样品的实际温度，基于此建立了铂电阻时间常数的测量及其动态误差补偿的模型，以实现高准确度的动态温度测量。
为了更加具体的说明以上实施步骤，下面给出使用MATLAB软件编写仿真平台的仿真实例，需要说明的是，为完成相关仿真，需要先对测温信号进行模拟，模拟的方框图如图5所示，其中，T(s)为理想的样品自然降温曲线的拉氏变换、τ为铂电阻传感器的响应时间常数(未知量)、Tp(s)为铂电阻测温信号的拉氏变换、Tc(s)为热电偶测温信号的拉氏变换、Np(s)为铂电阻的随机噪声的拉氏变换、Nc(s)为热电偶的随机噪声的拉氏变换，Tp0(s)表示未加铂电阻随机噪声信号的铂电阻测温信号的拉氏变换。
本次仿真选择了三个对测温结果影响较大的参数，分别为采样率、采样区间范围以及采样区间长度。
采样率的大小直接决定了采样点个数的多少，也会对仿真结果产生较大影响，设测温范围为20～100℃，样品降温时间常数为50s，测温时间为250s，热电偶噪声标准差为0.4(测温区间的0.5％)，铂电阻噪声标准差为0.08(测温区间的0.1％)，铂电阻响应时间常数为1s，采样区间固定为10～60s，采样率分别设定为0.1kHz，1kHz，10kHz，仿真结果如图6所示。结果表明，在保证系统正常工作的前提下，尽可能地提高采样率有利于提高测温的精度。
在实际进行采样时，若采样时间的长度固定，采样区间在整个测温时间中的位置也对结果有影响，这直接决定了测温的动态性。根据图3不妨设置t1最小为10s。因此，设置测温范围为20～100℃，热电偶噪声标准差为0.4，铂电阻噪声标准差为0.08，铂电阻响应时间常数为1s，仿真采样率为10kHz，仿真时间长度固定为60s，仿真结果如图7所示。结果表明，采样时间的初始值越接近测温数据起始点，测温的准确度越高。由于仿真所采用的采样区间长度固定，随着预设降温时间长常数的增大，采样区间占总测温时间的比例越来越小，难以通过一小段的采样数据获得更为精确的测温结果。
若采样率固定，采样区间的长度也成为影响仿真效果的因素。设置测温范围为20～100℃，热电偶噪声标准差为0.4，铂电阻噪声标准差为0.08，铂电阻响应时间常数为1s，仿真采样率设置为10kHz，初始采样时间设置为10s。设置不同的采样区间长度，仿真结果如图8所示。结果表明，采样时间长度越长，测温的准确度越高。
通过仿真结果的分析，尽可能提高采样率，采样时间的初始值尽可能接近测温数据起始点t1，实际标定过程中尽可能保持环境温度的恒定，以便采集合适长度的数据，以实现动态高准确度测温。
实施例二
一种磁纳米温度测量的标定方法，包括：
采用如实施例一所述的动态测温方法得到磁纳米样品在降温过程中的实际动态温度，同时在采用如如实施例一所述的动态测温方法中进行第一动态温度和第二动态温度的采集过程中同步采集磁纳米样品的动态磁化强度，得到实际动态温度和动态磁化强度的对应关系，完成磁纳米温度测量的标定。相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，包括：
待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，分别采用该热电偶传感器和铂电阻传感器采集磁纳米样品于恒温环境降温过程中的温度，对应得到第一动态温度和第二动态温度；
基于热电偶传感器的测温响应即时性，采用其对应的所述第一动态温度修正所述铂电阻传感器采集的所述第二动态温度中温度和时间的对应关系，修正后的动态温度为所述磁纳米样品的实际动态温度，完成动态测温。
2.根据权利要求1所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述修正具体为：
对所述第一动态温度进行非线性指数曲线拟合，以得到所述磁纳米样品的降温时间常数和降温后的稳定温度；
根据噪声消除理论表达式的推导过程，对所述第一动态温度和所述第二动态温度之间做所述推导过程对应的计算，其中，所述推导过程为对热电偶传感器和铂电阻传感器的测温模型之间进行消除噪声项的运算，运算后的表达式为所述噪声消除理论表达式；
将所述降温时间常数、所述稳定温度和所述计算结果带入所述噪声消除理论表达式，得到所述铂电阻传感器的响应时间常数；
采用所述响应时间常数补偿所述第二动态温度的时间延迟，得到所述磁纳米样品的实际动态温度。
3.根据权利要求2所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述推导过程具体为：
对每个采集时刻下所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器的测温模型之间作差，并对所有差值之间做加和。
4.根据权利要求3所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，所述噪声消除理论表达式为：
Figure FDA0002588284560000021
其中，S表示所述加和，n表示总的采集次数，τ为所述响应时间常数，ΔTi表示每个采集时刻下所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器的测温模型之间的差值，τ0表示所述降温时间常数，Te表示所述稳定温度，T0表示所述初始温度，t1、t2和tn均表示各采集时刻。
5.根据权利要求2所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述补偿具体为：
对所述第二动态温度进行非线性指数曲线拟合；对拟合后的非线性指数曲线对应的表达式进行拉氏变换，以转换到复频域；将该复频域对应的表达式与τ1s+1相乘，并对相乘后的表达式进行拉普拉斯反变换，得到补偿后的动态温度表达式，其中，τ1为补偿时间常数，其取值与所述响应时间常数相等，s为复频率。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述非线性指数曲线为单指数下降曲线。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述热电偶传感器为细丝热电偶传感器。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述热电偶传感器和所述铂电阻传感器均采用信号调理放大电路和数据采集卡进行数据采集。
9.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法，其特征在于，所述待标定磁纳米样品内设置有与其初始温度平衡的热电偶传感器和铂电阻传感器，实现方式为：
将热电偶传感器和铂电阻传感器设置于待标定磁纳米样品内；将所述磁纳米样品设置于高温恒温水浴中，直至使得所述热电偶传感器和铂电阻传感器的温度与所述磁纳米样品的温度保持平衡。
10.一种磁纳米温度测量的标定方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1至9任一项所述的动态测温方法得到所述磁纳米样品在降温过程中的实际动态温度，同时在采用如权利要求1至9任一项所述的动态测温方法中进行第一动态温度和第二动态温度的采集过程中同步采集磁纳米样品的动态磁化强度，得到所述实际动态温度和所述动态磁化强度的对应关系，完成磁纳米温度测量的标定。
CN202010688010.4A 2020-07-16 2020-07-16 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法 Active CN113945297B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010688010.4A CN113945297B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010688010.4A CN113945297B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113945297A true CN113945297A (zh) 2022-01-18
CN113945297B CN113945297B (zh) 2022-07-12

Family

ID=79326507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010688010.4A Active CN113945297B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113945297B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101424572A (zh) * 2008-12-09 2009-05-06 大连理工大学 一种用于温度传感器检测温度的补偿方法
CN102494807A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 上海海洋大学 精确控制恒温水浴箱温度波动的多点温度标定装置及方法
US20130148688A1 (en) * 2010-08-11 2013-06-13 Tianjin Yitong Electric Technology De Quantum theory correction method and system for improving accuracy of temperature measurement of radiation thermometer
CN106419857A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 郑州轻工业学院 一种基于递推方式的实时快速磁纳米温度测量方法
CN106556466A (zh) * 2016-11-22 2017-04-05 华中科技大学 一种基于磁纳米磁化强度‑温度曲线的快速测温方法
CN107101741A (zh) * 2017-04-26 2017-08-29 深圳市汇川控制技术有限公司 一种测温系统及方法
CN107367334A (zh) * 2017-02-28 2017-11-21 淮阴师范学院 一种用于铂电阻测量的非线性补偿方法
CN108627283A (zh) * 2018-06-08 2018-10-09 中国计量大学 一种基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法
CN109186811A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 天津科技大学 一种基于bp神经网络的fbg温度标定方法
CN109798999A (zh) * 2019-02-27 2019-05-24 南京瑞贻电子科技有限公司 一种双电偶温度测量装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101424572A (zh) * 2008-12-09 2009-05-06 大连理工大学 一种用于温度传感器检测温度的补偿方法
US20130148688A1 (en) * 2010-08-11 2013-06-13 Tianjin Yitong Electric Technology De Quantum theory correction method and system for improving accuracy of temperature measurement of radiation thermometer
CN102494807A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 上海海洋大学 精确控制恒温水浴箱温度波动的多点温度标定装置及方法
CN106419857A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 郑州轻工业学院 一种基于递推方式的实时快速磁纳米温度测量方法
CN106556466A (zh) * 2016-11-22 2017-04-05 华中科技大学 一种基于磁纳米磁化强度‑温度曲线的快速测温方法
CN107367334A (zh) * 2017-02-28 2017-11-21 淮阴师范学院 一种用于铂电阻测量的非线性补偿方法
CN107101741A (zh) * 2017-04-26 2017-08-29 深圳市汇川控制技术有限公司 一种测温系统及方法
CN108627283A (zh) * 2018-06-08 2018-10-09 中国计量大学 一种基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法
CN109186811A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 天津科技大学 一种基于bp神经网络的fbg温度标定方法
CN109798999A (zh) * 2019-02-27 2019-05-24 南京瑞贻电子科技有限公司 一种双电偶温度测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113945297B (zh) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101424572A (zh) 一种用于温度传感器检测温度的补偿方法
CN106679842B (zh) 一种采用基准电压补偿技术的测温方法和测温电路
CN111765978A (zh) 一种红外测温处理方法及系统、智能设备及存储介质
CN204535890U (zh) 一种热电偶自动标定系统
JPH11507136A (ja) 輻射温度計の較正方法
CN112946554B (zh) 一种电流传感器的标定方法
CN113945297B (zh) 一种用于磁纳米温度测量标定的动态测温方法
CN108169565B (zh) 一种用于电导率测量的非线性温度补偿方法
US11340272B2 (en) Apparatus and method for determining a power value of a target
RU2664897C1 (ru) Способ измерения тепловой постоянной времени термодатчика
CN113532681B (zh) 利用电阻热噪声电压测量电阻元件温度的系统及方法
CN115455347A (zh) 一种mems加速度计混合误差建模补偿方法
CN111505543B (zh) 一种基于循环神经网络对动态磁滞进行补偿的方法及系统
CN108627283B (zh) 一种基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法
CN204855014U (zh) 一种电阻式温度计
Dong et al. Curve fitting and piecewise linear method for z-type temperature sensor
CN108955743B (zh) 一种基于机器学习提高测量设备校准精度的方法及装置
CN105953938A (zh) 一种测量机箱温度的方法
Cvitaš et al. Increasing accuracy of temperature measurement based on adaptive algorithm for microcontroller transmitter
Palencar et al. Conclusions and some comments on the calculation of uncertainty when constructing a temperature scale
CN216696437U (zh) 一种提高电阻采样电流精度的电路
CN115452179B (zh) 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法
CN219738060U (zh) 一种uA级别高精度恒流源系统
Burmistrova et al. Bayesian estimates of systematic errors of means of measurement
CN116380339B (zh) 一种薄膜规真空计校准方法及相关设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant