CN115237329A

CN115237329A - 温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备

Info

Publication number: CN115237329A
Application number: CN202211162548.7A
Authority: CN
Inventors: 李丽波; 黄玉发; 刘纯; 刘文峰
Original assignee: Jiangxi Fashion Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Fashion Technology Co Ltd
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2042-09-23
Also published as: CN115237329B

Abstract

一种温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备，该方法包括：启动温度补偿测试程序，通过温度传感器监测高低温箱中的温度，高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点；当温度到达当前温度区域的温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到各个温度点对应的电压值；根据当前区域的各个温度点和各个温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到当前温度区域对应的温度补偿系数；将当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

Description

温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备。

背景技术

模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等。模拟信号应用范围广泛，尤其在传感器领域，将物理世界中的信号（模拟）采集到MCU中数字化后，为后续的运算处理提供基础，因此模拟信号采集是一项必备的工作。

现有的模拟信号电压的采集通常通过单片机等采集设备来采集。模拟信号一般都是微弱的小信号，受温度的影响，当温度变化时，温漂带来的影响很有可能覆盖有效信号，造成信号采集不准确，因此需要对采集设备进行温度补偿。

传统的采集设备进行温度补偿时，依赖外部设备来对采集到的电压信号进行补偿，例如，基于数据采集器、基准源和测温部件搭建基于单片机的高精度电压采集装置。

但由于每台设备温度对其的影响并不是固定的，不同设备之间计算的温度系数是无法进行通用，所以对于每台出厂设备都需要按照这种方法进行修正。对于批量性的生产需耗费大量的时间，工作效率低，且成本高。

发明内容

鉴于上述状况，有必要针对现有技术中信号采集设备的信号温度补偿效率低的问题，提供一种温度补偿校正方法、装置、可读存储介质及电子设备。

一种温度补偿校正方法，应用于信号采集设备，所述信号采集设备内置有温度传感器，当对所述信号采集设备进行温度补偿测试时，将所述信号采集设备置于高低温箱中，所述温度补偿校正方法包括：

启动温度补偿测试程序，通过所述温度传感器监测所述高低温箱中的温度，所述高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点；

当所述温度到达当前温度区域的各个温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到所述当前温度区域的各个温度点对应的电压值；

根据所述当前温度区域的各个所述温度点和各个所述温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到所述当前温度区域对应的温度补偿系数；

将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

进一步的，上述温度补偿校正方法，其中，所述将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中之前还包括：

通过线性拟合的单相关系数判定所述温度补偿系数是否满足要求；

若是，执行将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中的步骤。

进一步的，上述温度补偿校正方法，其中，所述将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中的步骤之后还包括：

当在正常采集流程中对目标电压信号源的电压信号进行采集时，通过所述温度传感器监测当前工作温度，并查询当前工作温度所属的目标温度区域；

根据所述目标温度区域对应的温度补偿系数补偿所述目标电压信号源的电压信号。

进一步的，上述温度补偿校正方法，还包括：

当对目标电压信号源的电压信号进行采集时，实时记录采集的电压信号以及对应的工作温度，并定期根据记录的电压信号和对应工作温度计算各个温度区域对应的温度补偿系数；

将计算出的温度补偿系数更新至flash模块中。

进一步的，上述温度补偿校正方法，其中，所述温度补偿系数的计算公式为：

，k为温度补偿系数，n为温度点的数量，x_i和y_i为第i个温度点的温度及对应的电压值，

和

分别为温度均值和电压值均值。

本发明还公开了一种温度补偿校正装置，应用于信号采集设备中，所述信号采集设备内置有温度传感器，当对所述信号采集设备进行温度补偿测试时，将所述信号采集设备置于高低温箱中，所述温度补偿校正装置包括：

第一监测模块，用于启动温度补偿测试程序，通过所述温度传感器监测所述高低温箱中的温度，所述高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点；

电压计算模块，用于当所述温度到达当前温度区域的各个温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到所述当前温度区域的各个温度点对应的电压值；

线性拟合模块，用于根据所述当前温度区域的各个所述温度点和各个所述温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到所述当前温度区域对应的温度补偿系数；

写入模块，用于将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

进一步的，上述温度补偿校正装置，还包括：

判断模块，用于通过线性拟合的单相关系数判定所述温度补偿系数是否满足要求；

若是，则写入模块执行将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中的步骤。

进一步的，上述温度补偿校正装置，还包括：

第二监测模块，用于当在正常采集流程中对目标电压信号源的电压信号进行采集时，通过所述温度传感器监测当前工作温度，并查询当前工作温度所属的目标温度区域；

补偿模块，用于根据所述目标温度区域对应的温度补偿系数补偿所述目标电压信号源的电压信号。

进一步的，上述温度补偿校正装置，还包括：

补偿系数计算模块，用于当对目标电压信号源的电压信号进行采集时，实时记录采集的电压信号以及对应的工作温度，并定期根据记录的电压信号和对应工作温度计算各个温度区域对应的温度补偿系数；

更新模块，用于将计算出的温度补偿系数更新至flash模块中。

本发明还公开了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述任一所述的方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法。

本发明通过自动温度补偿的方法，在生产中温度补偿的环节可以一次性同时进行多台信号设备的补偿，在补偿过程中无需要生产人员的全程跟踪和参与相关的计算过程，无需监控整个补偿流程，节省了人工工时提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的温度补偿校正方法的流程图；

图2为本发明第二实施例中的温度补偿校正方法的流程图；

图3为本发明第三实施例中的温度补偿校正装置的结构框图；

图4为本发明实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施例中的温度补偿校正方法，应用于信号采集设备，该信号采集设备例如为电压采集设备。电压采集设备一般采用ADC进行检测,其ADC模块在实际使用中会受到外界温度的影响，即使在电压值不发生变化的情况下，随着外界温度的变化其采集到的电压值也会随着温度而发生变化，因此在高精度监测的场景下,需要进行温度影响的补偿和修正。本发明中的信号采集设备内置有温度传感器，以用于监测设备所处的温度。

请参阅图1，为本发明第一实施例中的温度补偿校正方法，包括步骤S11~S14。

步骤S11，启动温度补偿测试程序，通过所述温度传感器监测所述高低温箱中的温度。所述高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点。

需要说明的是，本申请中在信号采集设备需要进行温度补偿或在该信号采集设备出厂时，可将该信号采集设备置于高低温箱中进行温度补偿测试。该高低温箱可实现低温到高温自动控温运行，便于快速实现环境温度的变换，提高信号采集设备的温度补偿校正效率。

对信号采集设备进行温度补偿测试，控制高低温在多个温度区域内进行变温。该多个温度区域根据信号采集设备的工作温度范围来设置，例如，信号采集设备的工作温度范围为-20℃~70℃，则可设置三种温度区域范围，分别为[-20℃,5℃)、[5℃，25℃)和[25℃,70℃]。可以理解的，工作温度范围和各个温度区域的范围可根据实际情况进行设置。

由于信号采集设备所处的工作温度范围较大，每个温度区域的温度对信号采集的影响程度不同，为了提高采集精度，对各个温度区域分别进行温度补偿系数计算。

每个温度区域设置多个温度点，温度点间隔取样，涵盖了从低温到高温阶段。根据工业产品的工作温度每个温度区域设置的温度点的具体数量可根据实际情况进行设置，且各个温度点可以等间隔，也可以不等间隔设置。例如温度区域[-20℃,5℃)，设置的温度点为-20℃、-18℃、-16℃、-14℃、-12℃、-10℃、-8℃、-6℃、-4℃、-2℃、0℃、2℃、4℃。各个文档区间的温度点通过软件工具提前写入信号采集设备的程序中，或通过固件将需要采集的温度点固化到程序中，以减少对温度点的写入流程。

步骤S12，当所述温度到达当前温度区域的各个温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到所述当前温度区域的各个温度点对应的电压值。

步骤S13，根据所述当前温度区域的各个所述温度点和各个所述温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到所述当前温度区域对应的温度补偿系数。

对信号采集设备进行温度补偿测试时，启动温度补偿测试程序，该高低温箱的温度从-20℃逐渐上升至70℃，依次经历[-20℃,5℃)、[5℃，25℃)和[25℃,70℃]三个区域范围。

该温度传感器监测该信号采集设备所处环境的温度，当采集到的温度刚好为预先设置的温度点时，自动连续多次（如20次）采集电压信号源当前的电压信号并作平均计算得到当前点温度所对应的电压值。该电压信号源的电压输出值要求恒定，例如可选取稳定性较高的恒压源2.5V，且该信号源置于高低温箱外。

对每个温度区域的各个温度点均进行电压信号采集，从而得到各个温度区域中各个温度点对应的电压值。针对每个温度区域的温度点和对应的电压值均进行线性拟合，得到每个温度区域下的拟合直线。线性拟合的公式为：

y = kx+b，其中，k为温度补偿系数，b为常数，x和y分别是表示温度和电压的变量。

温度补偿系数k的计算公式如下：

，其中，n为温度点的数量，x_i和y_i为第i个温度点的温度及对应的电压值，

和

分别为温度均值和电压值均值。

步骤S14，将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

根据线性拟合得到各个温度区域对应的温度补偿系数，并通过线性拟合的单相关系数判定该系数是否满足要求，若满足要求则将该系数自动写入到对应的flash中。至此该温度系数自动补偿方法的流程结束，在信号采集设备进行正常采集流程时会将该温度补偿纳入到计算中来实现消除温度对电压采集的影响，从而实现更高的采集精度。

需要说明的是，相关系数（也称积差相关系数）是用以反映变量之间相关关系密切程度的统计指标。相关系数是按积差方法计算，同样以两变量与各自平均值的离差为基础，通过两个离差相乘来反映两变量之间相关程度，本实施例采用线性的单相关系数。其计算方式如下:

r_xy的平方称为判定系数，记为R₂，当R₂ > 0.8时，则认为温度补偿系数是满足要求的。

本实施例通过设备内置温度传感器来实现自动样本的采集，用程序实现拟合直线的计算算法，得到设备的温补系数，设备自动的将该系数写入到设备flash中进行保存。通过应用此方法将重复性的工作内容交给程序自动处理，一来可以避免人员的操作失误，二来减少了操作流程，通过简单的操作培训就能让实施人员快速掌握操作方法。

进一步的，在正常的电压信号采集过程中，利用温度补偿测试中得到的温度补偿系数对采集的电压信号进行补偿校正。具体的，所述将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中的步骤之后还包括：

即在正常的信号采集流程中，信号采集设备采集目标电压信号源的电压信号的同时，还通过温度传感器获取设备的工作温度，根据获取的工作温度查询对应的温度补偿系数，并根据该温度补偿系数对采集的电压信号进行补偿校正。

需要说明的是，在本发明的另一实施例中，在进行温度补偿测试后，正常的信号采集流程中，也可以定期对补偿系数进行自动校正。在正常的信号采集流程中，该温度补偿校正方法包括如下步骤：

S21，实时记录采集的电压信号以及对应的工作温度，并定期根据记录的电压信号和对应工作温度计算各个温度区域对应的温度补偿系数；

S22，将计算出的温度补偿系数更新至flash模块中。

在正常的电压信号采集过程中，实时记录采集的电压信号和工作温度，并每间隔一段时间计算各个温度区域的温度补偿系数，并对设备中温度补偿系数进行更新。例如，每个季度对温度补偿系数进行一次更新。

例如，请参阅图2，为本发明第二实施例中的温度补偿校正方法，包括步骤S31~S39。

步骤S31，启动温度补偿测试程序，通过温度传感器监测高低温箱中的温度。所述高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点。

步骤S32，当所述温度到达当前温度区域的各个温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到所述当前温度区域的各个温度点对应的电压值。

对信号采集设备进行温度补偿测试时，将其置于高低温箱中，并将信号采集设备设置为温度补偿模式，此时设备利用内置的温度传感器开始不停的采集当前的环境温度，当采集到的温度点刚好为所需要的样本设置的温度点时，自动连续采集多次当前的电压值并作平均计算得到当前温度点所对应的电压值。

步骤S33，根据所述当前温度区域的各个所述温度点和各个所述温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到所述当前温度区域对应的温度补偿系数。

步骤S34，通过线性拟合的单相关系数判定所述当前温度区域对应的温度补偿系数是否满足要求。

步骤S35，若是，将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

当信号采集设备判断所有的温度点的数据已全部采集完成时，自动启动计算流程，通过程序实现的线性拟合算法对温度补偿系数进行计算。当信号采集设备得到温度补偿系数后，通过线性拟合的单相关系数判定该系数是否满足要求，并将该系数自动的写入到flash模块中，至此温度补偿测试结束。

在设备进行正常采集流程时会将该温度补偿纳入到计算中来实现消除温度对电压采集的影响，从而实现更高的采集精度。在正常的信号采集流程中，工作温度不会像在高低温箱中呈连续大范围的变化，信号采集设备实时进行电压信号采集时，同时记录下温度，并定期根据记录的温度和电压进行补偿系数的自动校正。

步骤S36，当在正常采集流程中对目标电压信号源的电压信号进行采集时，通过所述温度传感器监测当前工作温度，并查询当前工作温度所属的目标温度区域。

步骤S37，根据所述目标温度区域对应的温度补偿系数补偿所述目标电压信号源的电压信号。

步骤S38，实时记录采集的电压信号以及对应的工作温度，并定期根据记录的电压信号和对应工作温度计算各个温度区域对应的温度补偿系数。

步骤S39，将计算出的温度补偿系数更新至flash模块中。

本实施例基于软件实现自动采集样本、自动计算温补系数、自动写入温补系数、自动验证温补效果，从而替代掉使用人工介入的弊端。

请参阅图3，为本发明第三实施例中的温度补偿校正装置，应用于信号采集设备中，所述信号采集设备内置有温度传感器，当对所述信号采集设备进行温度补偿测试时，将所述信号采集设备置于高低温箱中，所述温度补偿校正装置包括：

第一监测模块31，用于启动温度补偿测试程序，通过所述温度传感器监测所述高低温箱中的温度，所述高低温箱工作时，进行多个温度区域的自动控温，每个温度区域控温运行时实现从低温到高温变化，且每个温度区域包含有多个预设的温度点；

电压计算模块32，用于当所述温度到达当前温度区域的各个温度点时，连续多次采集电压信号源的电压信号，并对多次采集的电压信号进行均值计算，得到所述当前温度区域的各个温度点对应的电压值；

线性拟合模块33，用于根据所述当前温度区域的各个所述温度点和各个所述温度点对应的电压值，进行线性拟合，得到所述当前温度区域对应的温度补偿系数；

写入模块34，用于将所述当前温度区域对应的温度补偿系数写入flash模块中。

进一步的，上述温度补偿校正装置，还包括：

本发明实施例所提供的温度补偿校正装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明另一方面还提出一种电子设备，请参阅图4，所示为本发明实施例当中的电子设备，包括处理器10、存储器20以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序30，所述处理器10执行所述计算机程序30时实现如上述的温度补偿校正方法。

其中，所述电子设备可以为信号采集设备，也可以是信号采集设备的组成部分。处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit, CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据等。

其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的硬盘。存储器20在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储装置，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（FlashCard）等。进一步地，存储器20还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器20不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

可选地，该电子设备还可以包括用户接口、网络接口、通信总线等，用户接口可以包括显示器（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口），通常用于在该装置与其他电子装置之间建立通信连接。通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。

需要指出的是，图4示出的结构并不构成对电子设备的限定，在其它实施例当中，该电子设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的温度补偿校正方法。

本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置中获取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或结合这些指令执行系统、装置而使用的设备。

计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。