CN117607776A - 一种基于平均修正系数的自动校准方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于平均修正系数的自动校准方法和系统，校准方法包括以下步骤：设置校准周期；获取校准周期内传感器输出的数据，并求平均值A；获取该传感器在标准无干扰状态下检测的数值B，计算修正系数A/B=C；用修正系数C对传感器的检测值进行校准，获得校准值，作为传感器的实际输出值。本发明采用了一个校准周期内的数据取平均值的数值A与标准值B来计算修正系数，因而能更大程度上消除传感器在干扰状态下的数值偏差，与现有技术中采用单次检测结果计算修正系数的方法相比，本发明的检测修正系数C的可靠性更高，使用该修正系数对传感器的检测值进行校准，能大大降低校准误差，能使校准后的校准值准确性更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器校准技术，尤其是一种基于平均修正系数的自动校准方法和系统。
背景技术
传感器是测量和控制技术中常用的重要装置，其准确性和可靠性对于实现精确测量和控制至关重要。然而，由于传感器受到环境、温度、湿度等因素的影响，其输出值可能会发生漂移，进而影响测量的准确性。因此，传感器需要定期进行校准，以保证其输出值的准确性和稳定性。
现有技术中，传感器的校准通常需要手动进行，需要专业的人员和设备，成本高、周期长、效率低，此外，手动校准还存在误差、不可重复性等问题，限制了传感器的应用范围和可靠性。
公开号为CN114236289A的专利文件公开了一种传感器归一化校准方法及系统，并具体公开了在使用传感器之前，校准软件获取所述传感器对标准信号源进行测量所得的信号值为标准信号值，基于所述标准信号值得到相应的校准数据，并将所述校准数据存储至所述传感器中；在所述传感器的使用过程中，仪器软件获取所述传感器对目标信号源进行测量所得的信号值为目标信号值，并获取所述传感器中存储的相应校准数据，利用获取的所述校准数据对所述目标信号值进行相应的归一化校准处理，得到所述目标信号源实际的信号值；其中，所述目标信号源为任意的信号源。
这种方法以标准信号源的标准值除以传感器对标准信号源进行测量所得的数据作为校准数据，再用传感器对检测目标的检测值除以校准数据作为校准后的输出值。这种校准方法的缺陷在于，这种校准方法以对标准信号源的一次检测的检测结果作为校准时使用的数据，因为传感器对标准信号源的检测结果与检测环境有关，即使在相近的环境下进行检测，检测结果也会存在偏差，所以以一次检测的数据进行校准，可能会存在偏差；而且传感器在实际应用时，应用环境与检测环境也可能存在偏差，如果检测值是非线性的，那么这种校准方法的误差会更大，因而需要对其进行改进。
发明内容
本发明的第一个发明目的在于针对背景技术中所述的现有的传感器校准方法，校准误差大，可靠性差的问题，提供一种基于平均修正系数的自动校准方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于平均修正系数的自动校准方法，其包括以下步骤：
其包括以下步骤：
S1、设置校准周期；
S2、获取校准周期内传感器输出的数据，并求平均值A；
S3、获取该传感器在标准无干扰状态下检测的数值B，计算修正系数A/B=C；
S4、用修正系数C对传感器的检测值进行校准，获得校准值，作为传感器的实际输出值。
在上述方案中，步骤S4中，对传感器的检测值进行校准时，获取传感器输出数据的平均值D，用D除以修正系数C，得到校准后的实际输出值。
在上述方案中，还包括步骤S5，将实际输出值E与标准值B求差，若差值小于一定阈值，则表示校准通过，否则重新校准。
在上述方案中，如果传感器的测试数据范围包括不同的线性分段，则根据不同的线性分段，分别按上述的校准方法获取相应的修正系数，根据传感器检测的数据对应的分段，以相应的修正系数对检测结果进行修正。
本发明的另一个发明目的是提供一种基于平均修正系数的自动校准系统，包括数据采集模块、数据处理模块、修正系数计算模块和校准模块；
数据采集模块用于获取传感器在设定周期内的输出数据和传感器在无干扰状态下检测的标准值；
数据处理模块用于对采集到的数据进行处理，计算传感器在设定周期内输出数据的平均值；
修正系数计算模块用于根据该周期内的输出数据的平均值和标准值计算修正系数，修正系数为输出数据的平均值除以标准值；
校准模块用于根据修正系数对传感器的输出数据进行校准，校准时，用传感器输出数据的平均值除以修正系数，得到校准值，作为传感器的实际输出值。
在上述方案中，还包括校准结果比较模块，校准结果比较模块用于将实际输出值与标准值进行比较，如果差值小于一定阈值，则校准通过，否则需要进一步校准。
本发明具有积极的效果：本发明的基于平均修正系数的自动校准方法和系统，以一个校准周期的数据作为采样数据，求平均值A，以该平均值A除以标准无干扰状态下检测的数值B，得到修正系数C，因为采用了一个校准周期内的数据取平均值的数值A与标准值B来计算修正系数，因而能更大程度上消除传感器在干扰状态下的数值偏差，与现有技术中采用单次检测结果计算修正系数的方法相比，本发明的检测修正系数C的可靠性更高，使用该修正系数对传感器的检测值进行校准，能大大降低校准误差，能使校准后的校准值准确性更高。
附图说明
图1为本发明的基于平均修正系数的自动校准方法的校准流程图。
图2为本发明的基于平均修正系数的自动校准系统的原理框图。
数据采集模块1，数据处理模块2，修正系数计算模块3，校准模块4，校准结果比较模块5。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明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做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。
如图1所示，本发明的基于平均修正系数的自动校准方法，其包括以下步骤：
S1、设置校准周期；
S2、获取校准周期内传感器输出的数据，并求平均值A；
S3、获取该传感器在标准无干扰状态下检测的数值B，计算修正系数A/B=C；
S4、用修正系数C对传感器的检测值进行校准，获得校准值。对传感器的检测值进行校准时，获取传感器输出数据的平均值D，用D乘以修正系数C，得到校准后的实际输出值。
作为优选实施方式，在步骤S4校准后，还包括步骤S5，将校准值E与标准值B求差，即计算E-B的绝对值，若差值小于一定阈值，则表示校准通过，否则需要重新校准。通过对校准值E与标准值B求差，并设定阈值，对校准值进行进一步的筛选，能进一步提高校准的准确性。
作为优选实施方式，如果传感器的测试数据范围包括不同的线性分段，例如包括线性分段S1、S2和S3，则根据不同的线性分段，分别按上述的校准方法获取相应的修正系数C1、C2和C3，其中，C1与S1分段相对应，C2与S2分段相对应，C3与S3分段相对应，根据传感器检测的数据对应的分段，以相应的修正系数对检测结果进行修正，例如，如果传感器检测的数据落在数据分段S1内，则用修正系数C1来对检测结果进行校准，获得校准值，如果传感器检测的数据落在数据分段S2内，则用修正系数C2来对检测结果进行校准，获得校准值。通过这种分段校准方法，能进一步提高传感器的校准精度。
一种基于平均修正系数的自动校准系统，包括数据采集模块1、数据处理模块2、修正系数计算模块3和校准模块4；
数据采集模块1用于获取传感器在设定周期内的输出数据和传感器在无干扰状态下检测的标准值；
数据处理模块2用于对采集到的数据进行处理，计算传感器在设定周期内输出数据的平均值；
修正系数计算模块3用于根据该周期内的输出数据的平均值和标准值计算修正系数，修正系数为输出数据的平均值除以标准值；
校准模块4用于根据修正系数对传感器的输出数据进行校准，校准时，用传感器输出数据的平均值除以修正系数，得到校准值，作为传感器的实际输出值。
作为优选实施方式，还包括校准结果比较模块5，校准结果比较模块5用于将实际输出值与标准值进行比较，如果差值小于一定阈值，则校准通过，否则需要进一步校准。
应用例
下面以一种电压传感器的校准为例，对本发明的方案进行进一步的说明。
首先，设置校准周期为每月。
在校准周期内，获取电压传感器输出的10个数据，分别为101.1V、102.5 V、99.7V、96.5 V、99.5 V、100.3 V、101.2 V、102.4 V、97.0 V、99.0 V，计算得到平均值A为99.92V。
获取该电压传感器在标准无干扰状态下检测的数值，标准值B为100V。
计算修正系数C为99.92/100.0=0.9992。
重新采集电压传感在校准周期内的10个数据，例如采集的数据分别为99.6 V、99.8 V、100.5 V、100.3 V、98.2 V、101.5 V、102.1 V、97.6 V、99.5 V、98.3 V，计算得到平均值D为99.84 V，用D除以修正系数C，得到校准后的实际输出值为99.92V，通过校准，能使实际输出值的准确性更高。
设定阈值为2，将实际输出值99.92V与标准值100V进行比较，差值为0.08，明显小于阈值，校准通过，传感器的实际输出值即为99.92V。
本发明的基于平均修正系数的自动校准方法，采用一个校准周期内的输出数据的平均值来计算修正系数，与现有技术中，以对标准信号源一次检测的结果来计算修正系数的方法相比，能更大程度上克服干扰因素的影响，使获得的修正系数更精确，而传感器的输出数据也是以一个周期内多个数据的平均值经过修正系数的校准后获得的校准值，因而，同样能克服干扰因素的影响，能大大降低校准误差，能使校准后的校准值准确性更高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于平均修正系数的自动校准方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、设置校准周期；
S2、获取校准周期内传感器输出的数据，并求平均值A；
S3、获取该传感器在标准无干扰状态下检测的数值B，计算修正系数A/B=C；
S4、用修正系数C对传感器的检测值进行校准，获得校准值，作为传感器的实际输出值。
2.根据权利要求1所述的基于平均修正系数的自动校准方法，其特征在于，步骤S4中，对传感器的检测值进行校准时，获取传感器输出数据的平均值D，用D除以修正系数C，得到校准后的实际输出值。
3.根据权利要求1所述的基于平均修正系数的自动校准方法，其特征在于，还包括步骤S5，将实际输出值E与标准值B求差，若差值小于一定阈值，则表示校准通过，否则重新校准。
4.根据权利要求1所述的基于平均修正系数的自动校准方法，其特征在于，如果传感器的测试数据范围包括不同的线性分段，则根据不同的线性分段，分别按上述的校准方法获取相应的修正系数，根据传感器检测的数据对应的分段，以相应的修正系数对检测结果进行修正。
5.一种根据权利要求1-3所述的基于平均修正系数的自动校准方法的校准系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、修正系数计算模块和校准模块；
数据采集模块用于获取传感器在设定周期内的输出数据和传感器在无干扰状态下检测的标准值；
数据处理模块用于对采集到的数据进行处理，计算传感器在设定周期内输出数据的平均值；
修正系数计算模块用于根据该周期内的输出数据的平均值和标准值计算修正系数，修正系数为输出数据的平均值除以标准值；
校准模块用于根据修正系数对传感器的输出数据进行校准，校准时，用传感器输出数据的平均值除以修正系数，得到校准值，作为传感器的实际输出值。
6.根据权利要求5所述的基于平均修正系数的自动校准系统，其特征在于，还包括校准结果比较模块，校准结果比较模块用于将实际输出值与标准值进行比较，如果差值小于一定阈值，则校准通过，否则需要进一步校准。
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| CN117805715A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 深圳市智岩科技有限公司 | 智能插座及其校准检测方法、装置和产品 |
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