CN116046205A - 基于液体天线的环境温度测量方法及装置 - Google Patents

基于液体天线的环境温度测量方法及装置 Download PDF

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陈磊
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Abstract

本发明提出了一种基于液体天线的环境温度测量方法及装置，涉及温度测量技术领域，该方法包括：在待测环境中安装液体天线；标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。本发明整体方案能够在确保测试一致性及准确性的基础上，消除传感器性能老化引入的测试误差，大幅提高测试效率及测量精度，降低测试成本。

Description

基于液体天线的环境温度测量方法及装置
技术领域
本发明涉及温度测量技术领域，尤指一种基于液体天线的环境温度测量方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
传统的环境温度检测通常是基于部署的各类温度传感器对环境温度的直接采集。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。目前，业内常用的温度传感器包括各类接触式温度传感器，例如，温度计，以及基于各种感温元件的电子传感器。
温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，具备较高的测量精度。基于温度计的环境温度测试方法，其主要缺点在于：温度计的示值通常需要目视读取。因此，对于某些较为隐蔽的安装位置，例如设备内部，屋内高处，以及被其它设备遮挡的位置，其温度值不易读取。如果采用高清摄像头的方式进行数据读取，则会增大测试成本。
对于基于各种感温元件的电子传感器，基于感温元件的热电特性，温度的变化导致感温元件电特性的变化，从而将非电学的物理量转换为电信号，完成环境温度的精确测量。该方法具有测量温度范围广泛，测试速度快，可以实现远距离测量和数据传送的优点。但是，这种温度测试方法的主要缺点在于：长时间使用传感器性能老化引入的测试误差；个别传感器芯片(如MEMS(微机电系统)红外温度传感器)长期依赖进口；外部环境的信号很容易对传感器产生干扰；前置放大器温漂的影响；需要电池或线缆为传感器工作持续提供能量等。
综上来看，亟需一种可以克服上述缺陷，能够改进环境温度测量方式的技术方案。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于液体天线的环境温度测量方法及装置。
在本发明实施例的第一方面，提出了一种基于液体天线的环境温度测量方法，包括：
在待测环境中安装液体天线；
标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。
在本发明实施例的第二方面，提出了一种基于液体天线的环境温度测量装置，包括：
液体天线，安装在待测环境中；
标定模块，用于标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
设定模块，用于根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
测量模块，用于测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。
在本发明实施例的第三方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于液体天线的环境温度测量方法。
在本发明实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于液体天线的环境温度测量方法。
在本发明实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于液体天线的环境温度测量方法。
本发明提出的基于液体天线的环境温度测量方法及装置通过在待测环境中安装液体天线；标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格，本发明整体方案能够在确保测试一致性及准确性的基础上，消除传感器性能老化引入的测试误差，大幅提高测试效率及测量精度，降低测试成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一实施例的基于液体天线的环境温度测量方法流程示意图。
图2是本发明一实施例的标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系的流程示意图。
图3是本发明一实施例的在待测环境中安装有多个液体天线时确定环境温度测量结果的流程示意图。
图4是本发明一实施例的基于液体天线的环境温度测量装置架构示意图。
图5是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于液体天线的环境温度测量方法及装置，涉及温度测量技术领域。本发明基于液态导体的热胀冷缩的物理特性，该特性作为物质最基础的物理特性，不会随使用时间的增长而出现退化。此外，该方案基于对液体天线谐振特性的精确测量从而实现环境温度的远距离测量和数据传送，相比于传统的基于电子传感器的温度测量方案，该方案属于无源测量，无需电池及线缆为液体天线的工作持续提供能量，从而降低了测试场景布置及维护的复杂性及测试/使用成本。
采用本发明取代传统的基于温度传感器的测试方案，能够在保证测试一致性及测试准确性的基础上，消除传感器性能老化引入的测试误差，大幅提高测试效率及测量精度，降低测试成本。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明一实施例的基于液体天线的环境温度测量方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：
S101，在待测环境中安装液体天线；
S102，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
S103，根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
S104，测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；
S105，若是，判定环境温度合格；
S106，若否，判定环境温度不合格。
本发明基于液态导体热胀冷缩的物理特性，对液体天线谐振频率-温度特性曲线进行标定，将温度特性转换至频率域；进而通过测量所述液体天线的谐振特性，将谐振频率作为判定指标，并判断所述谐振频点与预先设定的频率限值的差值是否在限定值范围内，确定所述环境温度是否在合格范围内。
为了对上述基于液体天线的环境温度测量方法进行更为清楚的解释，下面结合每一步骤来进行详细说明。
在一实施例中，参考图2，(S102)标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系的具体流程为：
S201，分别通过矢量网络分析仪及温度传感器，同时采集液体天线的谐振频率及待测环境的环境温度；
S202，调节环境温度，分别采集不同的环境温度及该环境温度下的液体天线的谐振频率；
S203，根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
在实际应用场景中，当液体天线的位置发生变化时，重新标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
由于每个位置的液体天线的工作环境都会存在一定的差别，因此，在液体天线的安装位置发生变化时，需要重新标定对应关系。
在一实施例中，(S203)根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系，包括：
在标定时，每次环境温度变化步进1℃，环境温度的变化范围为预设的温度范围±20℃；通过步进改变环境温度，对液体天线谐振特性进行重复测试；
根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率进行线性拟合或者按照三次多项式进行拟合，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
在一实施例中，所述液体天线的材质采用汞或酒精。
液体天线也可以采用其他材质，即，能够测量液体天线的谐振频率，并且可以标定谐振频率与环境温度的对应关系的材质，均可以作为本发明的液体天线。
在一实施例中，由于单一的测试天线可能出现故障，影响测试结果，因此，在待测环境内可以安装多个天线，从而通过多个测试目标及适应性的计算方法，来提高测试结果的准确性，防止因为单一测试天线出现故障影响测试结果。
参考图3，具体方法为：
S301，当待测环境中安装有多个液体天线时，测量各个液体天线的谐振频率；其中，每个液体天线位于不同的测试位置；
S302，根据各个测试位置所对应的已标定的液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系，确定各个液体天线对应安装位置处的环境温度；
S303，根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果。具体的，在确定环境温度测量结果时，可以计算各个液体天线对应安装位置处的环境温度的加权平均值或者线性平均值。
以计算加权平均值为例，(S303)根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果的具体流程为：
计算多个测试位置的环境温度的加权平均值；
具体的，以N个测试位置的环境温度为例，各个测试位置的环境温度分别记为Ti，将预设的温度记为T0，预设的温度范围，记为：T0±ΔT，计算abs(Ti-T0)，并将满足abs(Ti-T0)＞ΔT的所有Ti，由T0+max(abs(Ti-T0))取而代之，再次计算Ti-T0。每一测试位置处的权值，记为：
Figure BDA0004048552640000061
当环境内有N个测试位置安装液体天线时，判断所述N个测试位置的环境温度的加权平均值是否在预设的温度范围内；同时，判断是否有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内；
其中，当N＞20时，M＝N-3；当20≥N≥12时，M＝N-2；当12＞N≥5时，M＝N-1；当N＜5时，M＝N；
如果N个测试位置的环境温度的加权平均值在预设的温度范围内，并且有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内，判定环境温度合格；
如果N个测试位置的环境温度的加权平均值不在预设的温度范围内，或者有超过N-M个测试位置的测试结果不在预设的温度范围内，判定环境温度不合格。
以计算线性平均值为例，(S303)根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果的具体流程为：
计算多个测试位置的环境温度的线性平均值；
当环境内有N个测试位置安装液体天线时，判断所述N个测试位置的环境温度的线性平均值是否在预设的温度范围内；同时，判断是否有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内；
其中，当N＞20时，M＝N-3；当20≥N≥12时，M＝N-2；当12＞N≥5时，M＝N-1；当N＜5时，M＝N；
如果N个测试位置的环境温度的线性平均值在预设的温度范围内，并且有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内，判定环境温度合格；
如果N个测试位置的环境温度的线性平均值不在预设的温度范围内，或者有超过N-M个测试位置的测试结果不在预设的温度范围内，判定环境温度不合格。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图4对本发明示例性实施方式的基于液体天线的环境温度测量装置进行介绍。
基于液体天线的环境温度测量装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”或者“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种基于液体天线的环境温度测量装置，如图4所示，该装置包括：
液体天线410，安装在待测环境中；
标定模块420，用于标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
设定模块430，用于根据所述已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
测量模块440，用于测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了基于液体天线的环境温度测量装置的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
基于前述发明构思，如图5所示，本发明还提出了一种计算机设备500，包括存储器510、处理器520及存储在存储器510上并可在处理器520上运行的计算机程序530，所述处理器520执行所述计算机程序530时实现前述基于液体天线的环境温度测量方法。
基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述基于液体天线的环境温度测量方法。
基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于液体天线的环境温度测量方法。
本发明提出的基于液体天线的环境温度测量方法及装置通过在待测环境中安装液体天线；标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格，本发明整体方案能够在确保测试一致性及准确性的基础上，消除传感器性能老化引入的测试误差，大幅提高测试效率及测量精度，降低测试成本。
本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
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、装置、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。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于液体天线的环境温度测量方法，其特征在于，包括：
在待测环境中安装液体天线；
标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系，包括：
分别通过矢量网络分析仪及温度传感器，同时采集液体天线的谐振频率及待测环境的环境温度；
调节环境温度，分别采集不同的环境温度及该环境温度下的液体天线的谐振频率；
根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当液体天线的位置发生变化时，重新标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当待测环境中安装有多个液体天线时，测量各个液体天线的谐振频率；其中，每个液体天线位于不同的测试位置；
根据各个测试位置所对应的已标定的液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系，确定各个液体天线对应安装位置处的环境温度；
根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果，包括：
计算多个测试位置的环境温度的加权平均值；
当环境内有N个测试位置安装液体天线时，判断所述N个测试位置的环境温度的加权平均值是否在预设的温度范围内；同时，判断是否有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内；
其中，当N＞20时，M＝N-3；当20≥N≥12时，M＝N-2；当12＞N≥5时，M＝N-1；当N＜5时，M＝N；
如果N个测试位置的环境温度的加权平均值在预设的温度范围内，并且有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内，判定环境温度合格；
如果N个测试位置的环境温度的加权平均值不在预设的温度范围内，或者有超过N-M个测试位置的测试结果不在预设的温度范围内，判定环境温度不合格。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各个液体天线对应安装位置处的环境温度，确定环境温度测量结果，包括：
计算多个测试位置的环境温度的线性平均值；
当环境内有N个测试位置安装液体天线时，判断所述N个测试位置的环境温度的线性平均值是否在预设的温度范围内；同时，判断是否有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内；
其中，当N＞20时，M＝N-3；当20≥N≥12时，M＝N-2；当12＞N≥5时，M＝N-1；当N＜5时，M＝N；
如果N个测试位置的环境温度的线性平均值在预设的温度范围内，并且有至少M个测试位置的测试结果在预设的温度范围内，判定环境温度合格；
如果N个测试位置的环境温度的线性平均值不在预设的温度范围内，或者有超过N-M个测试位置的测试结果不在预设的温度范围内，判定环境温度不合格。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系，包括：
在标定时，每次环境温度变化步进1℃，环境温度的变化范围为预设的温度范围±20℃；通过步进改变环境温度，对液体天线谐振特性进行重复测试；
根据采集的环境温度及液体天线的谐振频率进行线性拟合或者按照三次多项式进行拟合，标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体天线的材质采用汞或酒精。
9.一种基于液体天线的环境温度测量装置，其特征在于，包括：
液体天线，安装在待测环境中；
标定模块，用于标定液体天线的谐振频率与环境温度的对应关系；
设定模块，用于根据已标定的谐振频率与环境温度的对应关系，确定预设的环境温度值对应的第一谐振频率；
测量模块，用于测量所述液体天线的第二谐振频率，计算所述第二谐振频率与所述第一谐振频率的差值，判断该差值是否在预设的限定值范围内；若是，判定环境温度合格；若否，判定环境温度不合格。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一所述方法。
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