CN117110964A - 电压校准方法、系统及设备 - Google Patents

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CN117110964A
CN117110964A CN202311072416.XA CN202311072416A CN117110964A CN 117110964 A CN117110964 A CN 117110964A CN 202311072416 A CN202311072416 A CN 202311072416A CN 117110964 A CN117110964 A CN 117110964A
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贾小林通
肖迪
王亮
何小月
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Wuhan Lixing Technology Co ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明涉及电压校准技术领域，公开了一种电压校准方法、系统及设备。该方法包括：根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使信号源基于电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；接收采集设备上传的采集电压值；执行多次试验获取若干组输出电压值和采集电压值；根据若干组输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得信号源至采集设备的电动势误差；根据电动势误差确定信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。本发明中，通过多次试验采集的输出电压值和采集电压值进行拟合得到参数系数，根据参数系数求出电动势误差，从而在高精度电压校准中减小甚至消除电动势影响，其余影响对于设备采集精度基本忽略不计，避免测量误差。

Description

电压校准方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及电压校准技术领域，尤其涉及一种电压校准方法、系统及设备。
背景技术
针对需要精确到至少以毫伏为单位的电压校准时，电压源输出的电压经过线材到达采集端会产生微弱的电动势，此电动势会使输出端的实际电压和采集端的实际电压有微弱的差异。在精度要求不高的应用场景往往可以忽略此差异影响，但对于精度要求很严格的应用场景(例如T型热电偶或称重传感器)此差异影响就不可忽视。例如在T型热电偶分度表测温方法中，40微伏左右的电压差就可以造成一摄氏度的温度误差，在实际使用过程中，该电压差就会造成很大的测量误差影响。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电压校准方法、系统及设备，旨在解决现有电压源输出的电压经过线材传输会产生微弱的电动势误差造成测量误差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电压校准方法，包括：
根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；
接收所述采集设备上传的采集电压值；
执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
在一些实施例中，所述根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备，包括：
根据预设量程范围发送正向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述正向电压输出控制信号输出第一正向电压值至采集设备；
根据预设量程范围发送负向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述负向电压输出控制信号输出第一负向电压值至采集设备。
在一些实施例中，所述接收所述采集设备上传的采集电压值，包括：
接收所述采集设备基于所述第一正向电压值上传的第一采集电压值；
接收所述采集设备基于所述第一负向电压值上传的第二采集电压值。
在一些实施例中，所述方法，还包括：
根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；
根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；
相应地，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
在一些实施例中，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据所述采集电压值中的第一采集电压值和第二采集电压值的平均值构建第三参数；
根据若干组所述输出电压值与所述电压误差函数关系式构建基于所述第三参数的函数关系式；
根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
在一些实施例中，根据所述采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式，包括：
将所述采集设备短接，以获得所述采集设备上传的采集电压值的简化式；其中，所述简化式包括所述第一参数和第二参数；
根据所述简化式和基于所述第三参数的函数关系式得到电动势误差目标关系式；
根据所述电动势误差目标关系式和所述电压误差函数关系式得到所述输出电压值和采集电压值的目标关系式。
在一些实施例中，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述第一参数的数值；
根据所述第一参数的数值确定所述第二参数和所述电动势误差的数值。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电压校准系统，包括：
控制器，用于根据预设量程范围发送电压输出控制信号；
信号源，用于接收所述电压输出控制信号，并根据所述电压输出控制信号发送输出电压值；
采集设备，用于接收所述输出电压值，并根据所述输出电压值上传采集电压值至所述控制器；
所述控制器，还用于执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
在一些实施例中，所述信号源，包括磁保持继电器；其中，
所述磁保持继电器，用于反相，以使所述信号源分别输出对称的第一正向电压值和第一负向电压值。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电压校准设备，所述电压校准设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电压校准程序，所述电压校准程序配置为实现如上文所述的电压校准方法。
本发明提供了一种电压校准方法，包括：根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；接收所述采集设备上传的采集电压值；执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。本发明中，通过多次试验采集的输出电压值和采集电压值进行拟合得到参数系数，根据参数系数求出电动势误差，从而在高精度电压校准中减小甚至消除电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计，解决了现有电压源输出的电压经过线材传输会产生微弱的电动势误差造成测量误差的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电压校准设备的结构示意图；
图2为本发明电压校准方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明电压校准方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例涉及电压校准系统的第一结构框图；
图5为本发明实施例涉及电压校准系统的第二结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电压校准设备结构示意图。
如图1所示，该电压校准设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)接口))。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM存储器)，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-VolatileMemory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对电压校准设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及电压校准程序。
在图1所示的电压校准设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明电压校准设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在电压校准设备中，所述电压校准设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的电压校准程序，并执行本发明实施例提供的电压校准方法。
鉴于上述问题，本发明提出一种电压校准方法、系统及设备。
本发明实施例提供了一种电压校准方法，参照图2，图2为本发明一种电压校准方法第一实施例的流程示意图。
如图2所示，所述电压校准方法，包括：
步骤S100：根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；
步骤S200：接收所述采集设备上传的采集电压值；
步骤S300：执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
步骤S400：根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
步骤S500：根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
需要说明的是，本实施例中的执行主体可为电压校准设备，该电压校准设备可为具有数据处理功能的计算机设备，还可为其他可实现相同或相似功能的设备，本实施例对此不作限制，在本实施例中，以计算机设备为例进行说明。
可以理解的是，本实施例以需要用到热电动势测量温度的场景以及高精度电压校准的场景为例进行说明。示例性地，校准是比较采集电压与实际电压存在的误差关系并进行曲线拟合，但实际电压无从可知，在实际校准过程中是将一端采集的电压为标准来标定另一端的采集电压，现将两端分别定为：信号源的电压源输出端和采集设备的采集端，例如，将信号源的输出电压值简化为Vout，将采集设备的采集电压值简化为Vcoll，假设信号源和采集设备两端都为理想采集设备，且在理想关系中信号源的输出电压值和采集设备的采集电压值的关系是相等的，即Vout＝Vcoll，但由于电动势误差V势的存在，两端电压其实并不相等，即Vout＝V势+Vcoll。
需要说明的是，既然需要校准，便有一端电压是不准确的，而另一端是相对准确的便以此标定另一端的电压。示例性地，以一阶为例，本实施例以电压源输出端即信号源的输出电压值为标准标定，则采集设备的实际电压即Vcoll与采集设备的采集电压V'coll之间的函数关系为：Vcoll＝b*V'coll+c，那么信号源的输出电压值Vout与采集电压V'coll关系为：Vout＝V势+b*V'coll+c。
具体地，控制电压源输出端即信号源分两次输出正负相对称的电压V-out和V+out：在一实施例中，根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备，包括：根据预设量程范围发送正向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述正向电压输出控制信号输出第一正向电压值至采集设备；根据预设量程范围发送负向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述负向电压输出控制信号输出第一负向电压值至采集设备。
示例性地，所述信号源为高精度信号源，高精度信号源具备无热电动势变化的对称信号输出能力，即高精度信号源可以输出+1.000mV+Vr和-1.000mV+Vr。例如，使用磁保持继电器实现高精度信号源对输出信号进行反向，磁保持继电器无稳态功耗，不会影响信号源温度变化，进而不会改变热电动势。
在一实施例中，相应地，接收所述采集设备上传的采集电压值，包括：接收所述采集设备基于所述第一正向电压值上传的第一采集电压值；接收所述采集设备基于所述第一负向电压值上传的第二采集电压值。
可以理解的是，控制器发送正向电压输出控制信号至信号源，控制电压源输出端即信号源输出第一正向电压值V+out，采集设备基于第一正向电压值V+out上传第一采集电压值V'+coll；控制器发送负向电压输出控制信号至信号源，控制电压源输出端即信号源输出第一负向电压值V-out，采集设备基于第一正向电压值V-out上传第二采集电压值V'-coll；其中，第一正向电压值V+out和第一负向电压值V-out正负相对称。可以得到信号源的输出电压值与采集电压关系为：V-out＝V势+b*V'-coll+c；V+out＝V势+b*V'+coll+c，通过抵消V-out和V+out可得：
在一实施例中，所述方法，还包括：根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；相应地，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式为：Vcoll＝b*V'coll+c，第一参数为b，第二参数为c。根据一阶函数关系式和输出电压值构建电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c。
在一实施例中，根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：根据所述采集电压值中的第一采集电压值和第二采集电压值的平均值构建第三参数；根据若干组所述输出电压值与所述电压误差函数关系式构建基于所述第三参数的函数关系式；根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，根据第一采集电压值V'+coll和第二采集电压值V'-coll的平均值构建第三参数B，即：(V'-coll+V'+coll)/2＝B。统计多组输出电压值与电压误差函数关系式构建基于第三参数B的函数关系式：
V势+c＝-b*B1
V势+c＝-b*B2
V势+c＝-b*B3
......
V势+c＝-b*Bn
由于电动势误差V势的值受温度等因素的影响会产生变化，但变化的幅度在短时间内非常的小，可以把第三参数B值取平均以确定V势+c与第一参数b的关系：
B＝(B1+B2+B3+...+Bn)/n
V势+c＝-b*B
在一实施例中，根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，将采集设备进行采集端短接，由于短接电路所以电路没有热电动势且V'coll值为0：Vcoll＝b*V'coll+c＝0，即将V'coll简化为N：c＝-(b*N)。可以得出V势、c、b三者的关系：
V势+c＝-b*B
c＝-(b*N)
V势＝-(b*(B-N))
需要说明的是，上述参数B和N为已知常数，可以根据实际测量值计算得到。结合电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c，可以得到输出电压值和采集电压值的目标关系式：Vout＝b*(V'coll-B)。
可以理解的是，执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值，可得到多组数据的目标关系式：
Vout1＝b*(V'coll1-B)
Vout2＝b*(V'coll2-B)
......
Voutn＝b*(V'colln-B)
通过多组数据的目标关系式拟合出第一参数b的数值，即可由第一参数b的数值算出电动势误差V势与第二参数c的数值，以明确以下公式的关系：电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c和Vcoll＝b*V'coll+c，用于电压校准。本实施例中，通过多次试验输出电压和采集电压得到热电动势误差，再剔除热电动势误差拟合，得到校准参数，输出电压包括对称输出电压，通过对称输出电压得到热电动势误差。
需要说明的是，本实施例提出的电压校准方法为高精度电压校准中消除电动势提供了可行方式，可以抵消至少99％的电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计。
本实施例通过根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；接收所述采集设备上传的采集电压值；执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。本实施例中，通过多次试验采集的输出电压值和采集电压值进行拟合得到参数系数，根据参数系数求出电动势误差，从而在高精度电压校准中减小甚至消除电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计，解决了现有电压源输出的电压经过线材传输会产生微弱的电动势误差造成测量误差的技术问题。
在一些实施例中，如图3所示，基于第一实施例提出本发明电压校准方法第二实施例，所述方法，还包括：
步骤S310：根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；
步骤S320：根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；
相应地，步骤S400包括步骤S401：根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
本实施例中，信号源为高精度信号源，高精度信号源具备无热电动势变化的对称信号输出能力，即高精度信号源可以输出+1.000mV+Vr和-1.000mV+Vr。通过多次试验输出电压和采集电压得到热电动势误差，再剔除热电动势误差拟合，得到校准参数，输出电压包括对称输出电压，通过对称输出电压得到热电动势误差。
具体地，根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式为：Vcoll＝b*V'coll+c，第一参数为b，第二参数为c。根据一阶函数关系式和输出电压值构建电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c。
在一实施例中，根据所述采集电压值中的第一采集电压值和第二采集电压值的平均值构建第三参数；根据若干组所述输出电压值与所述电压误差函数关系式构建基于所述第三参数的函数关系式；根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，根据第一采集电压值V'+coll和第二采集电压值V'-coll的平均值构建第三参数B，即：(V'-coll+V'+coll)/2＝B。统计多组输出电压值与电压误差函数关系式构建基于第三参数B的函数关系式：
V势+c＝-b*B1
V势+c＝-b*B2
V势+c＝-b*B3
......
V势+c＝-b*Bn
B＝(B1+B2+B3+...+Bn)/n
V势+c＝-b*B
在一实施例中，根据所述采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式，包括：将所述采集设备短接，以获得所述采集设备上传的采集电压值的简化式；其中，所述简化式包括所述第一参数和第二参数；根据所述简化式和基于所述第三参数的函数关系式得到电动势误差目标关系式；根据所述电动势误差目标关系式和所述电压误差函数关系式得到所述输出电压值和采集电压值的目标关系式。由于电动势误差V势的值受温度等因素的影响会产生变化，但变化的幅度在短时间内非常的小，可以把第三参数B值取平均以确定V势+c与参数b的关系：
具体地，将采集设备进行采集端短接，由于短接电路所以电路没有热电动势且V'coll值为0：Vcoll＝b*V'coll+c＝0，由b*V'coll+c＝0可得c＝-(b*V'coll)，将常数V'coll代写为N，即将V'coll简化为N：c＝-(b*N)。可以得出V势、c、b三者的关系：
V势+c＝-b*B
c＝-(b*N)
V势＝-(b*(B-N))
需要说明的是，上述参数B和N为已知常数，可以根据实际测量值计算得到。结合电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c，可以得到输出电压值和采集电压值的目标关系式：Vout＝b*(V'coll-B)。
在一实施例中，根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述第一参数的数值；根据所述第一参数的数值确定所述第二参数和所述电动势误差的数值。
可以理解的是，执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值，可得到多组数据的目标关系式：
Vout1＝b*(V'coll1-B)
Vout2＝b*(V'coll2-B)
......
Voutn＝b*(V'colln-B)
通过多组数据的目标关系式拟合出第一参数b的数值，即可由第一参数b的数值算出电动势误差V势与第二参数c的数值，以明确以下公式的关系：电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c和Vcoll＝b*V'coll+c，用于电压校准。
本实施例通过根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。本实施例中，通过多次试验采集的输出电压值和采集电压值进行拟合得到参数系数，根据参数系数求出电动势误差，从而在高精度电压校准中减小甚至消除电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计，解决了现有电压源输出的电压经过线材传输会产生微弱的电动势误差造成测量误差的技术问题。
参照图4，图4为本发明电压校准系统第一实施例的结构框图。
如图4所示，所述电压校准系统，包括：
控制器100，用于根据预设量程范围发送电压输出控制信号；
信号源200，用于接收所述电压输出控制信号，并根据所述电压输出控制信号发送输出电压值；
采集设备300，用于接收所述输出电压值，并根据所述输出电压值上传采集电压值至所述控制器；
所述控制器100，还用于执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
在一实施例中，所述信号源200，包括磁保持继电器；其中，所述磁保持继电器，用于反相，以使所述信号源分别输出对称的第一正向电压值和第一负向电压值。
需要说明的是，本实施例以需要用到热电动势测量温度的场景以及高精度电压校准的场景为例进行说明。如图4所示，该电压校准系统分为三部分：控制器100、信号源200以及采集设备300。
示例性地，图5示处理具体的电压校准系统：控制器100为PC端，信号源200为输出端(图5中高精度信号源)以及采集端(图5中辅助设备板卡)。其中，PC端可以控制采集端输出量程范围内的电压。输出端可以为一个高精度信号源输出PC端给予的电压值，高精度信号源设有磁保持继电器进行反相，磁保持继电器由于其发热量很小的特性可以尽量减小采集端到输出端的热电动势在校准过程中的变化，确保在输出正负对称电压时的电动势能控制在一个极小的浮动范围以便将热电动势在校准过程中可以理解为没有变化。采集端采集电压将所采集的电压值上传给PC端。PC端通过输出端的输出电压和采集端的采集电压对采集端进行硬件校准。
可以理解的是，校准是比较采集电压与实际电压存在的误差关系并进行曲线拟合，但实际电压无从可知，在实际校准过程中是将一端采集的电压为标准来标定另一端的采集电压，现将两端分别定为：信号源的电压源输出端和采集设备的采集端，例如，将信号源的输出电压值简化为Vout，将采集设备的采集电压值简化为Vcoll，假设信号源和采集设备两端都为理想采集设备，且在理想关系中信号源的输出电压值和采集设备的采集电压值的关系是相等的，即Vout＝Vcoll，但由于电动势误差V势的存在，两端电压其实并不相等，即Vout＝V势+Vcoll。
需要说明的是，既然需要校准，便有一端电压是不准确的，而另一端是相对准确的便以此标定另一端的电压。示例性地，以一阶为例，本实施例以电压源输出端即信号源的输出电压值为标准标定，则采集设备的实际电压即Vcoll与采集设备的采集电压V'coll之间的函数关系为：Vcoll＝b*V'coll+c，那么信号源的输出电压值Vout与采集电压V'coll关系为：Vout＝V势+b*V'coll+c。
具体地，控制电压源输出端即信号源分两次输出正负相对称的电压V-out和V+out：在一实施例中，根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备，包括：根据预设量程范围发送正向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述正向电压输出控制信号输出第一正向电压值至采集设备；根据预设量程范围发送负向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述负向电压输出控制信号输出第一负向电压值至采集设备。
示例性地，所述信号源为高精度信号源，高精度信号源具备无热电动势变化的对称信号输出能力，即高精度信号源可以输出+1.000mV+Vr和-1.000mV+Vr。例如，使用磁保持继电器实现高精度信号源对输出信号进行反向，磁保持继电器无稳态功耗，不会影响信号源温度变化，进而不会改变热电动势。
在一实施例中，相应地，接收所述采集设备上传的采集电压值，包括：接收所述采集设备基于所述第一正向电压值上传的第一采集电压值；接收所述采集设备基于所述第一负向电压值上传的第二采集电压值。
可以理解的是，控制器发送正向电压输出控制信号至信号源，控制电压源输出端即信号源输出第一正向电压值V+out，采集设备基于第一正向电压值V+out上传第一采集电压值V'+coll；控制器发送负向电压输出控制信号至信号源，控制电压源输出端即信号源输出第一负向电压值V-out，采集设备基于第一正向电压值V-out上传第二采集电压值V'-coll；其中，第一正向电压值V+out和第一负向电压值V-out正负相对称。可以得到信号源的输出电压值与采集电压关系为：V-out＝V势+b*V'-coll+c；V+out＝V势+b*V'+coll+c，通过抵消V-out和V+out可得：
在一实施例中，所述方法，还包括：根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；相应地，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式为：Vcoll＝b*V'coll+c，第一参数为b，第二参数为c。根据一阶函数关系式和输出电压值构建电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c。
在一实施例中，根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：根据所述采集电压值中的第一采集电压值和第二采集电压值的平均值构建第三参数；根据若干组所述输出电压值与所述电压误差函数关系式构建基于所述第三参数的函数关系式；根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，根据第一采集电压值V'+coll和第二采集电压值V'-coll的平均值构建第三参数B，即：(V'-coll+V'+coll)/2＝B。统计多组输出电压值与电压误差函数关系式构建基于第三参数B的函数关系式：
V势+c＝-b*B1
V势+c＝-b*B2
V势+c＝-b*B3
......
V势+c＝-b*Bn
由于电动势误差V势的值受温度等因素的影响会产生变化，但变化的幅度在短时间内非常的小，可以把第三参数B值取平均以确定V势+c与第一参数b的关系：
B＝(B1+B2+B3+...+Bn)/n
V势+c＝-b*B
在一实施例中，根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
具体地，将采集设备进行采集端短接，由于短接电路所以电路没有热电动势且V'coll值为0：Vcoll＝b*V'coll+c＝0，即将V'coll简化为N：c＝-(b*N)。可以得出V势、c、b三者的关系：
V势+c＝-b*B
c＝-(b*N)
V势＝-(b*(B-N))
需要说明的是，上述参数B和N为已知常数，可以根据实际测量值计算得到。结合电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c，可以得到输出电压值和采集电压值的目标关系式：Vout＝b*(V'coll-B)。
可以理解的是，执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值，可得到多组数据的目标关系式：
Vout1＝b*(V'coll1-B)
Vout2＝b*(V'coll2-B)
......
Voutn＝b*(V'colln-B)
通过多组数据的目标关系式拟合出第一参数b的数值，即可由第一参数b的数值算出电动势误差V势与第二参数c的数值，以明确以下公式的关系：电压误差函数关系式：Vout＝V势+b*V'coll+c和Vcoll＝b*V'coll+c，用于电压校准。本实施例中，通过多次试验输出电压和采集电压得到热电动势误差，再剔除热电动势误差拟合，得到校准参数，输出电压包括对称输出电压，通过对称输出电压得到热电动势误差。
需要说明的是，本实施例提出的电压校准方法为高精度电压校准中消除电动势提供了可行方式，可以抵消至少99％的电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计。
本实施例中，通过多次试验采集的输出电压值和采集电压值进行拟合得到参数系数，根据参数系数求出电动势误差，从而在高精度电压校准中减小甚至消除电动势影响，而其余的影响对于设备的采集精度来说基本可以忽略不计，解决了现有电压源输出的电压经过线材传输会产生微弱的电动势误差造成测量误差的技术问题。
另外，未在本电压校准系统实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的应用于如上文所述的电压校准方法，此处不再赘述。
应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压校准方法，其特征在于，所述电压校准方法，包括：
根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备；
接收所述采集设备上传的采集电压值；
执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
2.如权利要求1所述的电压校准方法，其特征在于，所述根据预设量程范围发送电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述电压输出控制信号发送输出电压值至采集设备，包括：
根据预设量程范围发送正向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述正向电压输出控制信号输出第一正向电压值至采集设备；
根据预设量程范围发送负向电压输出控制信号至信号源，以使所述信号源基于所述负向电压输出控制信号输出第一负向电压值至采集设备。
3.如权利要求2所述的电压校准方法，其特征在于，所述接收所述采集设备上传的采集电压值，包括：
接收所述采集设备基于所述第一正向电压值上传的第一采集电压值；
接收所述采集设备基于所述第一负向电压值上传的第二采集电压值。
4.如权利要求1所述的电压校准方法，其特征在于，所述方法，还包括：
根据接收到的所述采集电压值构建所述采集设备的一阶函数关系式；其中，所述一阶函数关系式包括第一参数和第二参数；
根据所述一阶函数关系式和所述输出电压值构建电压误差函数关系式；
相应地，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
5.如权利要求4所述的电压校准方法，其特征在于，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述电压误差函数关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据所述采集电压值中的第一采集电压值和第二采集电压值的平均值构建第三参数；
根据若干组所述输出电压值与所述电压误差函数关系式构建基于所述第三参数的函数关系式；
根据采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差。
6.如权利要求5所述的电压校准方法，其特征在于，根据所述采集设备短接的简化式和基于所述第三参数的函数关系式构建所述输出电压值和采集电压值的目标关系式，包括：
将所述采集设备短接，以获得所述采集设备上传的采集电压值的简化式；其中，所述简化式包括所述第一参数和第二参数；
根据所述简化式和基于所述第三参数的函数关系式得到电动势误差目标关系式；
根据所述电动势误差目标关系式和所述电压误差函数关系式得到所述输出电压值和采集电压值的目标关系式。
7.如权利要求5所述的电压校准方法，其特征在于，所述根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差，包括：
根据若干组所述输出电压值和采集电压值以及所述目标关系式进行拟合，以获得所述第一参数的数值；
根据所述第一参数的数值确定所述第二参数和所述电动势误差的数值。
8.一种电压校准系统，其特征在于，所述电压校准系统，包括：
控制器，用于根据预设量程范围发送电压输出控制信号；
信号源，用于接收所述电压输出控制信号，并根据所述电压输出控制信号发送输出电压值；
采集设备，用于接收所述输出电压值，并根据所述输出电压值上传采集电压值至所述控制器；
所述控制器，还用于执行多次试验获取若干组所述输出电压值和采集电压值；
根据若干组所述输出电压值和采集电压值进行拟合，以获得所述信号源至所述采集设备的电动势误差；
根据所述电动势误差确定所述信号源和采集设备的电压关系，以实现电压校准。
9.如权利要求8所述的电压校准系统，其特征在于，所述信号源，包括磁保持继电器；其中，
所述磁保持继电器，用于反相，以使所述信号源分别输出对称的第一正向电压值和第一负向电压值。
10.一种电压校准设备，其特征在于，所述电压校准设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电压校准程序，所述电压校准程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的电压校准方法。
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