CN114509185A - 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法 - Google Patents

低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114509185A
CN114509185A CN202210042268.6A CN202210042268A CN114509185A CN 114509185 A CN114509185 A CN 114509185A CN 202210042268 A CN202210042268 A CN 202210042268A CN 114509185 A CN114509185 A CN 114509185A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
low
measurement
measured
acoustic wave
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.)
Pending
Application number
CN202210042268.6A
Other languages
English (en)
Inventor
周文
江翼
张静
黄立才
肖黎
刘正阳
陈佳
程立丰
朱学成
孙巍
李琳
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.)
State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd Electric Power Research Institute
State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Original Assignee
State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd Electric Power Research Institute
State Grid Corp of China SGCC
Wuhan NARI Ltd
State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
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 State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd Electric Power Research Institute, State Grid Corp of China SGCC, Wuhan NARI Ltd, State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd, State Grid Electric Power Research Institute filed Critical State Grid Heilongjiang Electric Power Co Ltd Electric Power Research Institute
Priority to CN202210042268.6A priority Critical patent/CN114509185A/zh
Publication of CN114509185A publication Critical patent/CN114509185A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01K15/007—Testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • 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
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/23—Clustering techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/24—Classification techniques
    • G06F18/241—Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法，将待测量声表面波温度传感器、标准低温热电偶和导热体均设置于所述低温箱内；低温箱按照测试需要控制所述低温箱内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；标准低温热电偶和声表面波温度传感器同步测量环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据和同步测量温度数据；模糊数学分类方法，将温降过程以及温升过程这两个过程所测得数据对应的温度偏移量进行聚类分析，得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，最终获得传感器温度测量精度。本方法使用模糊聚类法能够利用计算机快速且准确的处理其庞大的温度数据集，结论形式简明。

Description

低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法
技术领域
本发明属于电力测量技术领域，具体涉及一种低温环境声表面波温度传感器温度测量精度分区系统及方法。
背景技术
我国低温地区分布广阔，主要分布在黑龙江、内蒙古、新疆和西藏等区域，这些区域最低温度低于-50℃，在这些区域中，声表面波温度传感器的测量准确性和稳定性均直线下降，传感器的电子器件及电路板直接失效，影响了声表面波温度传感器的低温应用。目前，大量声表面波温度传感器产品已经应用到了电力系统的温度监测中，这些声表面波温度传感器具有安全可靠、性价比高、安装方便灵活等优点，深受青睐，并且已经建立常温环境下测试声表面波温度传感器计量方法，但涉及低温区域声表面波温度传感器的计量方法相对较少。因此本专利接触式的声表面波温度传感器为对象，设计了一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区方法，用于评估传感器的耐低温性能，以提升高寒地区对声表面波温度传感器的要求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法，使用模糊数学分类方法将测得的温度数据进行分类，能够更为准确有效的划分声表面波温度传感器的精度范围。
为实现此目的，本发明所设计的一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，包括低温箱、标准低温热电偶、热电偶数据采集模块、声表面波温度传感器数据采集转换模块、温度测量精度分区模块和导热体；待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶和所述导热体均设置于所述低温箱内，所述导热体用于连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶使得两者的测试温度一致；所述低温箱用于按照测试需要控制所述低温箱内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；所述标准低温热电偶用于同步测量所述低温箱内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；所述热电偶数据采集模块用于采集所述标准低温热电偶输出的同步标准温度数据；所述声表面波温度传感器数据采集转换模块用于采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；所述温度测量精度分区模块基于所述热电偶数据采集模块输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区方法，它包括如下步骤：
步骤1，将待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶和所述导热体均设置于所述低温箱内，所述导热体连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶使得两者的测试温度一致；低温箱按照测试需要控制所述低温箱内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；
步骤2，标准低温热电偶同步测量所述低温箱内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；
步骤3，热电偶数据采集模块采集所述标准低温热电偶输出的同步标准温度数据；
步骤4，声表面波温度传感器数据采集转换模块采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；
步骤5，温度测量精度分区模块基于所述热电偶数据采集模块输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
本发明的有益效果为：本发明利用了模糊数学分类方法分析测得数据，比之传统聚类法能够使精度划分更为准确，更为明朗化。尤其是面对多种测得温度数据时，使用模糊数学分类方法能够利用计算机快速且准确的处理其庞大的温度数据集，且模糊数学分类方法生成的模型的优点是很直观，结论形式简明。
附图说明
图1为测量系统结构图；
图2为温度偏移量分区图；
图3为温度偏移量与标准温度的关系图；
图4为模糊分类流程图；
图5为温度频率曲线；
其中，1-低温箱、2-标准低温热电偶、3-热电偶数据采集模块、4-声表面波温度传感器数据采集转换模块、5-温度测量精度分区模块、6-导热体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，如图1所示，包括低温箱1、标准低温热电偶2、热电偶数据采集模块3、声表面波温度传感器数据采集转换模块4、温度测量精度分区模块5和导热体6；待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶2和所述导热体6均设置于所述低温箱1内，所述导热体6用于连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶2使得两者的测试温度一致；所述低温箱1用于按照测试需要控制所述低温箱1内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；所述标准低温热电偶2用于同步测量所述低温箱1内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；所述热电偶数据采集模块3用于采集所述标准低温热电偶2输出的同步标准温度数据；所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4用于采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱1内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；所述温度测量精度分区模块5基于所述热电偶数据采集模块3输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
上述技术方案中，所述待测量声表面波温度传感器的一端与所述导热体6相连，所述待测量声表面波温度传感器的另一端与声表面波温度传感器数据采集转换模块4的一端相连，所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4的另一端与所述温度测量精度分区模块5相连，所述标准低温热电偶2的一端与所述导热体6相连，所述标准低温热电偶2的另一端与所述热电偶数据采集模块3的一端相连，所述热电偶数据采集模块3的另一端与所述温度测量精度分区模块5相连。
上述技术方案中，所述低温箱1内的环境温度升高过程和环境温度降低过程具体指的是：
所述环境温度升高过程的升温范围-50℃～0℃，从-50℃开始升温逐次升温至0℃，每次升温1℃，每次升温所需的时间为1分钟，每次升温后稳定30分钟再进行下一次升温；
所述环境温度降低过程的降温范围0℃～-50℃，从0℃开始降温逐次降温至-50℃，每次降温1℃，每次降温所需的时间为1分钟，每次降温后稳定30分钟再进行下一次降温。
所述低温箱1的温度范围为-100℃～100℃，1小时内温度变化超过30℃，温度分辨率低于1℃；所述标准低温热电偶2的温度范围为-200℃～400℃，温度测量精度不低于0.01℃；
所述导热体6采用紫铜、纯银等导热材料制作，导热体制成长方体，用两个等高的导热支柱支撑导热体放置在低温箱内。
上述技术方案中，所述热电偶数据采集模块3采集数据的时间为所述低温箱1内的环境温度升高过程中每次升温后稳定30分钟时和环境温度降低过程中每次降温后稳定30分钟时；
所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4采集数据的时间为所述低温箱1内的环境温度升高过程中每次升温后稳定30分钟时和环境温度降低过程中每次降温后稳定30分钟时。
上述技术方案中，所述温度测量精度分区模块5获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度的具体方法为：
步骤5.1，计算所述温度偏移量ΔTo：
ΔTo＝Ta-Ts
式中，Ta为所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据，Ts为所述热电偶数据采集模块3输出的同步标准温度数据；绘制温度偏移量ΔTo与标准温度的关系图如图3所示；
步骤5.2，采用模糊数学分类方法对所述同步测量温度数据对应的温度偏移量进行分类，计算所述待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围包括正常范围、正常偏移范围和失效偏移范围，具体划分标准为，如图2所示：
所述正常范围即所述测量数据的范围为a～0℃，所述同步测量温度数据在测试允许误差范围内，本实施例优选测试允许误差为±0.1℃；
所述正常偏移范围即所述测量温度的范围为b～a℃，所述同步测量温度数据超过测试允许误差范围，但不超过测试允许误差范围，该偏移量范围可以校正，本实施例优选测试不允许误差为±0.2℃；
所述失效偏移量范围即所述测量温度的范围为大于b℃，所述同步测量温度数据超过测试不允许误差范围，该偏移量范围不能校正；
步骤5.3，获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度，所述温度测量精度包括温度测量高精度区域和温度测量低精度区域，所述温度测量高精度区域为步骤5.2获得的所述正常范围，所述温度测量低精度区域为步骤5.2获得的所述正常偏移范围。
上述技术方案中，采用模糊数学分类方法对所述同步测量温度数据对应的温度偏移量进行分类的具体方法为，如图4所示：
步骤5.3.1，设论域U1＝{x1,...,xi,...,x50}为被分类对象，x1＝{x11,x12}，xi＝{xi1,xi2}，x50＝{x501,x502}，则原始数据矩阵
Figure BDA0003470359630000061
式中x11为所述环境温度升高过程时在所述低温箱1内的环境温度为-1℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x12为所述环境温度降低过程时在所述低温箱1内的环境温度为-1℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，xi1为所述环境温度升高过程时在所述低温箱1内的环境温度为-i℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，xi2为所述环境温度降低过程时在所述低温箱1内的环境温度为-i℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x501为所述环境温度升高过程时在所述低温箱1内的环境温度为-50℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x502为所述环境温度降低过程时在所述低温箱1内的环境温度为-50℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量；
步骤5.3.2，对原始数据矩阵进行预处理，首先采用最大值正规化的方法将原始数据矩阵标准化，获得标准化后的原始数据矩阵，计算公式如下：
Figure BDA0003470359630000071
Figure BDA0003470359630000072
其中，M1＝max(x11,...,xi1,…,x501)，M2＝max(x12,...,xi2,…,x502)，式中max代表取最大值，xi1’为标准化后的xi1，xi2’为标准化后的xi2，最终获得标准化后的原始数据矩阵
Figure BDA0003470359630000073
步骤5.3.3，用最大最小法来构造模糊相似矩阵，构造采用的具体公式为：
Figure BDA0003470359630000081
式中，xik’为标准化后的原始数据矩阵中第i行第k列的元素，xik’为标准化后的原始数据矩阵中第j行第k列的元素，符号∧表示在xik’和xjk’两个元素中取小，符号∨表示在xik’和xjk’两个元素中取大，i,j＝1,2,3,4...,n，rij表示标准化后的原始数据矩阵中第i行和第j行元素通过公式获得的计算结果，最终得到相似模糊矩阵R：
Figure BDA0003470359630000082
步骤5.3.4，采用直接聚类法对相似模糊矩阵求出分类后的结果，获得a和b的值；
上述技术方案中，所述步骤5.3.4中直接聚类法的步骤为：
步骤5.3.4.1，所述相似模糊矩阵
Figure BDA0003470359630000083
的行元素代表所述论域U1＝{x1,...,xi,...,x50}中的被分类对象，即第1行元素(r11,...,r1j,...,r150)代表x1，第i行元素(ri1,...,rij,...,ri50)代表xi，第50行元素(r501,...,r50j,...,r5050)代表x50；当i＝j时，rij＝1；
步骤5.3.4.2，寻找相似模糊矩阵R中小于1的最大值，并将数值为最大值的矩阵元素设置为1，形成新的相似模糊矩阵，然后将新的相似模糊矩阵中数值不为1的元素设置为0，形成相似模糊对比矩阵，比较相似模糊对比矩阵中的行元素，若行元素完全相同，则将元素完全相同的行元素对应的被分类对象归为一类；
步骤5.3.4.3，针对步骤5.3.4.2形成的新的相似模糊矩阵重复步骤5.3.4.2，将所述论域U1中的被分类对象形成三类被分类对象为止，形成的三类被分类对象即为待测量声表面波温度传感器温度测试范围。
一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，它还包括表面波频率采集模块7和温度测量灵敏度分析模块8；所述表面波频率采集模块7用于采集所述温度测量精度分区模块5划分的温度测量高精度区域和温度测量低精度区域范围内环境温度升高过程和环境温度降低过程时待测量声表面波温度传感器的表面波频率；所述温度测量灵敏度分析模块8基于所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率获得待测量声表面波温度传感器的灵敏度、温降斜率和温升斜率，表面波频率与测量温度的曲线关系如图5所示。
上述技术方案中，所述温度测量灵敏度分析模块8获得待测量声表面波温度传感器的灵敏度的具体方法为：
所述灵敏度包括温度测量高精度范围灵敏度和温度测量低精度范围灵敏度，所述温度测量高精度范围灵敏度为待测量声表面波温度传感器在温度测量高精度范围内环境温度升高过程和环境温度降低过程中计算获得的灵敏度Sn的平均值，所述温度测量低精度范围内灵敏度为待测量声表面波温度传感器在温度测量低精度范围环境中温度升高过程和环境温度降低过程计算获得的灵敏度Sd的平均值。
上述技术方案中，所述灵敏度Sn和灵敏度Sd的计算方法为：
温度测量高精度范围a～0℃的灵敏度Sn的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000101
其中，fa是测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，f0是测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，Ta是测量温度为a℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4获得的同步测量温度数据，T0是测量温度为0℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4获得的同步测量温度数据，待测量声表面波温度传感器在温度测量高精度范围内的灵敏度为环境温度升高过程和环境温度降低过程计算获得的灵敏度Sn的平均值；
温度测量低精度范围b～a℃的灵敏度Sd的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000102
其中，fa是测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，fb是测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，Ta是测量温度为a℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4获得的同步测量温度数据，Tb是测量温度为b℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4获得的同步测量温度数据，待测量声表面波温度传感器在温度测量低精度范围内的灵敏度为环境温度升高过程和环境温度降低过程计算获得的灵敏度Sd的平均值；
上述技术方案中，所述温度测量灵敏度分析模块8获得待测量声表面波温度传感器的温降斜率和温升斜率的具体方法为：
温度测量高精度范围在环境温度降低过程中的温降斜率Sn1的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000103
fa1是在环境温度降低过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，f01是在环境温度降低过程中测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率；最终获得的温降斜率Sn1结果为1.655kHz/℃，非线性度0.5％；
温度测量高精度范围在环境温度升高过程中的温升斜率Sn2的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000111
fa2是在环境温度升高过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，f02是在环境温度升高过程中测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率；最终获得的温升斜率Sn2结果为1.661kHz/℃，非线性度0.6％，故Sn为1.658kHz/℃。
温度测量低精度范围在环境温度降低过程中的温降斜率Sd1的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000112
fa1是在环境温度降低过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，fb1是在环境温度降低过程中测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率；最终获取的温降斜率Sd1结果为1.314kHz/℃，非线性度0.9％；
温度测量高精度范围在环境温度升高过程中的温升斜率Sd2的计算方法为：
Figure BDA0003470359630000113
fa2是在环境温度升高过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，fb2是在环境温度升高过程中测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块7获得的表面波频率，最终获取的温升斜率Sd2结果为1.236kHz/℃，非线性度1.2％，故Sd为1.275kHz/℃。
一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区方法，它包括以下步骤：
步骤1，将待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶2和所述导热体6均设置于所述低温箱1内，所述导热体6连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶2使得两者的测试温度一致；低温箱1按照测试需要控制所述低温箱1内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；
步骤2，标准低温热电偶2同步测量所述低温箱1内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；
步骤3，热电偶数据采集模块3采集所述标准低温热电偶2输出的同步标准温度数据；
步骤4，声表面波温度传感器数据采集转换模块4采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱1内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；
步骤5，温度测量精度分区模块5基于所述热电偶数据采集模块3输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块4输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于：包括低温箱(1)、标准低温热电偶(2)、热电偶数据采集模块(3)、声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)、温度测量精度分区模块(5)和导热体(6)；待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶(2)和所述导热体(6)均设置于所述低温箱(1)内，所述导热体(6)用于连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶(2)使得两者的测试温度一致；所述低温箱(1)用于按照测试需要控制所述低温箱(1)内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；所述标准低温热电偶(2)用于同步测量所述低温箱(1)内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；所述热电偶数据采集模块(3)用于采集所述标准低温热电偶(2)输出的同步标准温度数据；所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)用于采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱(1)内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；所述温度测量精度分区模块(5)基于所述热电偶数据采集模块(3)输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
2.基于权利要求1所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于：
所述待测量声表面波温度传感器的一端与所述导热体(6)相连，所述待测量声表面波温度传感器的另一端与声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)的一端相连，所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)的另一端与所述温度测量精度分区模块(5)相连，所述标准低温热电偶(2)的一端与所述导热体(6)相连，所述标准低温热电偶(2)的另一端与所述热电偶数据采集模块(3)的一端相连，所述热电偶数据采集模块(3)的另一端与所述温度测量精度分区模块(5)相连。
3.基于权利要求1所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于：
所述低温箱(1)内的环境温度升高过程和环境温度降低过程具体指的是：
所述环境温度升高过程的升温范围-50℃～0℃，从-50℃开始升温逐次升温至0℃，每次升温1℃，每次升温所需的时间为1分钟，每次升温后稳定30分钟再进行下一次升温；
所述环境温度降低过程的降温范围0℃～-50℃，从0℃开始降温逐次降温至-50℃，每次降温1℃，每次降温所需的时间为1分钟，每次降温后稳定30分钟再进行下一次降温；
所述低温箱(1)的温度范围为-100℃～100℃，1小时内温度变化超过30℃，温度分辨率低于1℃；所述标准低温热电偶(2)的温度范围为-200℃～400℃，温度测量精度不低于0.01℃；
所述导热体(6)采用导热材料制作。
4.基于权利要求1所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于：
所述热电偶数据采集模块(3)采集数据的时间为所述低温箱(1)内的环境温度升高过程中每次升温后稳定30分钟时和环境温度降低过程中每次降温后稳定30分钟时；
所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)采集数据的时间为所述低温箱(1)内的环境温度升高过程中每次升温后稳定30分钟时和环境温度降低过程中每次降温后稳定30分钟时。
5.基于权利要求1所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述温度测量精度分区模块(5)具体用于：
步骤5.1，计算所述温度偏移量ΔTo：
ΔTo＝Ta-Ts
式中，Ta为所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据，Ts为所述热电偶数据采集模块(3)输出的同步标准温度数据；
步骤5.2，采用模糊数学分类方法对所述同步测量温度数据对应的温度偏移量进行分类，计算所述待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，所述温度测量分区范围包括正常范围、正常偏移范围和失效偏移范围；
步骤5.3，获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度，所述温度测量精度包括温度测量高精度区域和温度测量低精度区域，所述温度测量高精度区域为步骤5.2获得的所述正常范围，所述温度测量低精度区域为步骤5.2获得的所述正常偏移范围。
6.基于权利要求5所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述正常范围即所述测量数据的范围为a～0℃，所述同步测量温度数据在测试允许误差范围内；
所述正常偏移范围即所述测量温度的范围为b～a℃，所述同步测量温度数据超过测试允许误差范围，但不超过测试允许误差范围，该偏移量范围可以校正；
所述失效偏移量范围即所述测量温度的范围为大于b℃，所述同步测量温度数据超过测试不允许误差范围，该偏移量范围不能校正。
7.基于权利要求5所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，采用模糊数学分类方法对所述同步测量温度数据对应的温度偏移量进行分类的具体方法为：
步骤5.3.1，设论域U1＝{x1,...,xi,...,x50}为被分类对象，x1＝{x11,x12}，xi＝{xi1,xi2}，x50＝{x501,x502}，则原始数据矩阵
Figure FDA0003470359620000041
式中x11为所述环境温度升高过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-1℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x12为所述环境温度降低过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-1℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，xi1为所述环境温度升高过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-i℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，xi2为所述环境温度降低过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-i℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x501为所述环境温度升高过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-50℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量，x502为所述环境温度降低过程时在所述低温箱(1)内的环境温度为-50℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据对应的温度偏移量；
步骤5.3.2，对原始数据矩阵进行预处理，首先采用最大值正规化的方法将原始数据矩阵标准化，获得标准化后的原始数据矩阵，计算公式如下：
Figure FDA0003470359620000042
Figure FDA0003470359620000051
其中，M1＝max(x11,...,xi1,…,x501)，M2＝max(x12,...,xi2,…,x502)，式中max代表取最大值，xi1’为标准化后的xi1，xi2’为标准化后的xi2，最终获得标准化后的原始数据矩阵
Figure FDA0003470359620000052
步骤5.3.3，用最大最小法来构造模糊相似矩阵，构造采用的具体公式为：
Figure FDA0003470359620000053
式中，xik’为标准化后的原始数据矩阵中第i行第k列的元素，xik’为标准化后的原始数据矩阵中第j行第k列的元素，符号∧表示在xik’和xjk’两个元素中取小，符号∨表示在xik’和xjk’两个元素中取大，i,j＝1,2,3,4...,n，rij表示标准化后的原始数据矩阵中第i行和第j行元素通过公式获得的计算结果，最终得到相似模糊矩阵R，
Figure FDA0003470359620000054
步骤5.3.4，采用直接聚类法对相似模糊矩阵求出分类后的结果，获得所述正常范围和所述正常偏移范围中a和b的值。
8.基于权利要求7所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述步骤5.3.4中直接聚类法的步骤为：
步骤5.3.4.1，所述相似模糊矩阵
Figure FDA0003470359620000061
的行元素代表所述论域U1＝{x1,...,xi,...,x50}中的被分类对象，即第1行元素(r11,...,r1j,...,r150)代表x1，第i行元素(ri1,...,rij,...,ri50)代表xi，第50行元素(r501,...,r50j,...,r5050)代表x50；当i＝j时，rij＝1；
步骤5.3.4.2，寻找相似模糊矩阵R中小于1的最大值，并将数值为最大值的矩阵元素设置为1，形成新的相似模糊矩阵，然后将新的相似模糊矩阵中数值不为1的元素设置为0，形成相似模糊对比矩阵，比较相似模糊对比矩阵中的行元素，若行元素完全相同，则将元素完全相同的行元素对应的被分类对象归为一类；
步骤5.3.4.3，针对步骤5.3.4.2形成的新的相似模糊矩阵重复步骤5.3.4.2，将所述论域U1中的被分类对象形成三类被分类对象为止，形成的三类被分类对象即为待测量声表面波温度传感器温度测试范围。
9.基于权利要求1所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述系统还包括表面波频率采集模块(7)和温度测量灵敏度分析模块(8)；所述表面波频率采集模块(7)用于采集所述温度测量精度分区模块(5)划分的温度测量高精度区域和温度测量低精度区域范围内环境温度升高过程和环境温度降低过程时待测量声表面波温度传感器的表面波频率；所述温度测量灵敏度分析模块(8)基于所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率获得待测量声表面波温度传感器的灵敏度、温降斜率和温升斜率。
10.基于权利要求9所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述温度测量灵敏度分析模块(8)获得待测量声表面波温度传感器的灵敏度的具体方法为：
所述灵敏度包括温度测量高精度范围灵敏度和温度测量低精度范围灵敏度，所述温度测量高精度范围灵敏度为待测量声表面波温度传感器在温度测量高精度范围内环境温度升高过程和环境温度降低过程中计算获得的灵敏度Sn的平均值，所述温度测量低精度范围内灵敏度为待测量声表面波温度传感器在温度测量低精度范围环境中温度升高过程和环境温度降低过程计算获得的灵敏度Sd的平均值。
11.基于权利要求10所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述灵敏度Sn和灵敏度Sd的计算方法为：
温度测量高精度范围a～0℃的灵敏度Sn的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000071
其中，fa是测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，f0是测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，Ta是测量温度为a℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)获得的同步测量温度数据，T0是测量温度为0℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)获得的同步测量温度数据；
温度测量低精度范围b～a℃的灵敏度Sd的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000072
其中，fa是测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，fb是测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，Ta是测量温度为a℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)获得的同步测量温度数据，Tb是测量温度为b℃时所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)获得的同步测量温度数据。
12.基于权利要求9所述的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统，其特征在于，所述温度测量灵敏度分析模块(8)获得待测量声表面波温度传感器的温降斜率和温升斜率的具体方法为：
温度测量高精度范围在环境温度降低过程中的温降斜率Sn1的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000081
fa1是在环境温度降低过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，f01是在环境温度降低过程中测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率；
温度测量高精度范围在环境温度升高过程中的温升斜率Sn2的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000082
fa2是在环境温度升高过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，f02是在环境温度升高过程中测量温度为0℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率；
温度测量低精度范围在环境温度降低过程中的温降斜率Sd1的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000083
fa1是在环境温度降低过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，fb1是在环境温度降低过程中测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率；
温度测量高精度范围在环境温度升高过程中的温升斜率Sd2的计算方法为：
Figure FDA0003470359620000091
fa2是在环境温度升高过程中测量温度为a℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率，fb2是在环境温度升高过程中测量温度为b℃时所述表面波频率采集模块(7)获得的表面波频率。
13.一种利用权利要求1所述系统的低温环境声表面波温度传感器测量精度分区方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将待测量声表面波温度传感器、所述标准低温热电偶(2)和所述导热体(6)均设置于所述低温箱(1)内，所述导热体(6)连接所述待测量声表面波温度传感器和所述标准低温热电偶(2)使得两者的测试温度一致；低温箱(1)按照测试需要控制所述低温箱(1)内的环境温度升高过程和环境温度降低过程；
步骤2，标准低温热电偶(2)同步测量所述低温箱(1)内环境温度升高过程和环境温度降低过程时的环境温度，获得同步标准温度数据；
步骤3，热电偶数据采集模块(3)采集所述标准低温热电偶(2)输出的同步标准温度数据；
步骤4，声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)采集待测量声表面波温度传感器同步测量所述低温箱(1)内环境温度升高过程和环境温度降低过程时得到的电信号，并将所述电信号转换为同步测量温度数据；
步骤5，温度测量精度分区模块(5)基于所述热电偶数据采集模块(3)输出的同步标准温度数据和所述声表面波温度传感器数据采集转换模块(4)输出的同步测量温度数据获得温度偏移量，采用模糊数学分类方法，根据温度偏移量情况得出待测量声表面波温度传感器温度测量分区范围，基于所述温度测量分区范围获得待测量声表面波温度传感器温度测量精度。
14.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求13中所述低温环境声表面波温度传感器测量精度分区方法的步骤。
CN202210042268.6A 2022-01-14 2022-01-14 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法 Pending CN114509185A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210042268.6A CN114509185A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210042268.6A CN114509185A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114509185A true CN114509185A (zh) 2022-05-17

Family

ID=81549643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210042268.6A Pending CN114509185A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114509185A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117782363A (zh) * 2024-02-27 2024-03-29 山东蓝孚高能物理技术股份有限公司 行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117782363A (zh) * 2024-02-27 2024-03-29 山东蓝孚高能物理技术股份有限公司 行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统
CN117782363B (zh) * 2024-02-27 2024-05-28 山东蓝孚高能物理技术股份有限公司 行波电子加速管内部温度无损测量方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111024238B (zh) 非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法
CN106092376B (zh) 一种无线测温校正装置及方法
CN104729746A (zh) 一种温度采集故障自我修复系统
CN110220945B (zh) 半导体气体传感器的全量程温度补偿方法
CN110134161B (zh) 自动化装置控制柜的散热温控系统
CN114509185A (zh) 低温环境声表面波温度传感器测量精度分区系统及方法
CN104062025A (zh) 一种节能自动ad温度采集监控系统
CN112129415A (zh) 一种基于温度动态校准的变电站红外测温装置及方法
CN115791891A (zh) 一种基于压电阻抗技术的结构损伤识别方法及系统
CN115932448A (zh) 一种高精度分流器产品测试方法
CN109933883B (zh) 一种基于多元线性回归的阻性电流增长率计算方法
CN118091034A (zh) 传感器自校准方法、系统、存储介质、设备、程序及传感器
CN114485757A (zh) 用于温湿度传感器的测试系统及方法
CN117147022A (zh) 力传感器非线性补偿方法及系统
CN201194086Y (zh) 一种用于分布式光纤温度传感器系统的恒温控制装置
CN116718301A (zh) 一种温压一体传感器温度补偿方法及系统
CN115237329B (zh) 温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备
CN113960256B (zh) 一种含水仪的温度补偿方法
CN117490859B (zh) 一种用于辐射温度计的环境温度补偿方法及装置
CN117454821B (zh) 一种基于陶瓷电容器温升的用电频率计算方法及系统
CN116972738B (zh) Mems悬空薄膜结构悬空高度的检测方法
CN216955816U (zh) 一种墙体传热性测试装置
CN113865724B (zh) 一种电力系统多场景黑体辐射源及温度测定处理方法
CN114325291A (zh) 芯片测试的温度监测装置及监测方法
CN116929990A (zh) 一种铝粉失水处理的质检系统及方法

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