本发明属于传感器校准,具体涉及一种温度传感器及其校准方法。
背景技术:
1、随着科技的不断发展,高精度温度传感器在各种工业和科学研究领域得到了广泛的应用。温度传感器作为一种能够将温度变化转换为电信号的装置,对于温度监测和控制具有重要意义。然而,在实际应用中,温度传感器可能会受到多种因素的影响,如温度波动、电磁干扰等,导致测量结果的偏差。因此,对温度传感器进行准确的校准显得尤为重要。
2、传统的温度传感器校准方法主要包括直接校准和使用高精度数据采集系统进行多参数校准。直接校准方法简单易行,但可能受到标准温度计精度和环境因素的影响。多参数校准方法通过采集传感器在不同温度点的数据,采用算法对数据进行处理和分析,以提高校准的准确性。然而,现有的多参数校准方法在实际操作中存在一些局限性,如校准点的选择、数据处理算法的优化等。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述准确性不高,适用性局限的不足,提供一种温度传感器及其校准方法。
2、为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、第一方面,本发明提供一种温度传感器的校准方法,包括以下步骤:
4、将温度传感器置于预设的标准温度源中,根据温度传感器的量程和精度要求,设定若干个温度的校准点;
5、启动标准温度源,使温度稳定在第一个校准点;
6、温度传感器趋于稳定后,在预设时间内采集若干次温度传感器的数据,并记录每次采集的时间;
7、对采集到温度传感器的数据进行处理,得到稳定时间段的数据作为该校准点的最终读数;
8、对比最终读数与标准温度源的温度,得到温度偏差,将温度偏差与预设范围进行对比,若温度偏差在预设范围内,则进行下一个校准点的校准,直至完成所有校准点的校准;
9、若温度偏差在预设范围外,根据每次采集的时间获取温度传感器的响应时间和非线性误差,根据温度传感器的响应时间和非线性误差对温度传感器进行多参数校正。
10、本发明进一步的改进在于,将温度传感器置于预设的标准温度源中时,若预设的标准温度源为恒温槽,则将温度传感器安装在恒温槽内的支架上,使温度传感器感知头浸入恒温槽内的液体中,其温度传感器感知头未与恒温槽的壁面或/和底部接触。
11、本发明进一步的改进在于,设定的若干个温度的校准点均匀分布在温度传感器的测量线性范围内。
12、本发明进一步的改进在于,温度稳定在第一个校准点的标准如下:
13、保持标准温度源的温度,使标准温度源的波动小于预设阈值,并且持续所需时间,则认为标准温度源的温度稳定。
14、本发明进一步的改进在于,对采集到温度传感器的数据进行处理的具体方法如下:
15、预设移动平均窗口大小;
16、根据预设的移动平均窗口大小,计算每个移动平均窗口内所有数据的平均值;
17、根据每个移动平均窗口内所有数据的平均值,得到每个移动平均窗口的稳定时间段,根据每个移动平均窗口的稳定时间,确定数据稳定区间;
18、获取数据稳定区间内的数据的平均值或中位值作为该校准点的最终读数。
19、本发明进一步的改进在于,计算每个窗口内所有数据的平均值的具体方法如下:
20、
21、其中,为每个窗口内所有数据的平均值,为时间点的原始数据值,为移动平均窗口中数据的数量。
22、本发明进一步的改进在于,获取数据稳定区间内的数据的平均值或中位值作为该校准点的最终读数的具体方法如下:
23、数据稳定区间内的数据的平均值的计算方法如下:
24、
25、数据稳定区间内的数据的中位值的计算方法如下:
26、
27、其中,为该校准点的最终读数,为数据稳定区间的长度,为数据稳定区间的起始时间点,为数据稳定区间的结束时间点。
28、本发明进一步的改进在于,温度偏差的计算方法如下:
29、温度偏差=最终读数-标准温度源的温度。
30、第二方面,本发明提供一种温度传感器,其特征在于,包括传感器集成头,传感器集成头连接传感器感知头,传感器集成头上设置有传感器安装螺栓和集成头安装螺栓。
31、本发明进一步的改进在于,集成头安装螺栓倾斜设置。
32、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
33、本发明通过多个温度校准点的设置,逐步测量和校正温度偏差,使得整个量程范围内的校准更加精确。这种多点校准方法能够有效减少单一温度点测量的误差,提升整体精度。本发明在温度偏差超出预设范围时,依据传感器的响应时间和非线性误差进行多参数校正。这一自动化调整机制确保传感器能够适应不同环境下的误差变化,增强了校准的智能性和自适应性。本发明通过记录每次采集数据的时间,能够分析传感器的响应时间,使得校准不仅仅停留在数据精度上,还能够评估传感器的动态性能,提升整体系统的响应效率。本发明多次采集稳定阶段的温度数据,并进行平均或滤波处理,确保最终读数的稳定性和可靠性,从而减少短期波动或随机误差的影响本发明在每个校准点检测温度偏差并与预设范围进行对比,通过多参数校正进一步提高了校准的鲁棒性,确保即使传感器出现较大误差时也能够得到有效补偿。本发明通过多参数校正,不仅对温度进行校准,还可以修正传感器的响应特性和非线性误差,使传感器在更广泛的应用场景中具备更好的性能。终上所述,本发明通过多点校准、自动误差处理和多参数校正,克服了传统校准方法在准确性和适应性方面的不足,提供了更高效且精确的校准方案。
1.一种温度传感器的校准方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,将温度传感器置于预设的标准温度源中时,若预设的标准温度源为恒温槽,则将温度传感器安装在恒温槽内的支架上,使温度传感器感知头浸入恒温槽内的液体中,其温度传感器感知头未与恒温槽的壁面或/和底部接触。
3.根据权利要求1所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,设定的若干个温度的校准点均匀分布在温度传感器的测量线性范围内。
4.根据权利要求1所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,温度稳定在第一个校准点的标准如下:
5.根据权利要求1所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,对采集到温度传感器的数据进行处理的具体方法如下:
6.根据权利要求5所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,计算每个窗口内所有数据的平均值的具体方法如下:
7.根据权利要求5所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,获取数据稳定区间内的数据的平均值或中位值作为该校准点的最终读数的具体方法如下:
8.根据权利要求1所述的一种温度传感器的校准方法,其特征在于,温度偏差的计算方法如下:
9.一种温度传感器,其特征在于,包括传感器集成头(1),传感器集成头(1)连接传感器感知头(2),传感器集成头(1)上设置有传感器安装螺栓(3)和集成头安装螺栓(4)。
10.根据权利要求9所述的一种温度传感器,其特征在于,集成头安装螺栓(4)倾斜设置。
