热电阻温度传感器的温度校验方法、系统、计算机及介质

技术领域

本发明涉及温度测量领域，尤其涉及一种热电阻温度传感器的温度校验方法、系统、计算机及介质。

背景技术

常用的两线制测温方法有：电桥法、恒流源法、电容电阻充放电法，这些测温方法通常采用一个电阻值已知的“标准电阻”。在电桥法和恒流源测温法中，微控制器根据被测热电阻与标准电阻在电路中的分压关系以及标准电阻的阻值，计算出被测热电阻的阻值；在电容电阻充放电测温法中，微控制器通过控制被测热电阻和标准电阻分别向一个电容充放电，根据两次RC充放电的时间及标准电阻值计算出被测热电阻的阻值。

然而两线制测温方法因为存在电路误差、参考标准电阻的误差或温度传感器接口误差，导致温度测量不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种热电阻温度传感器的温度校验方法、系统、计算机及介质，能够解决现有两线制测温方法存在的误差问题，提高温度测量的精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热电阻温度传感器的温度校验方法，包括：构建初始温度校准曲线模型；将可调电阻箱的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号；根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度；将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型；将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型；其中，所述可调电阻箱的一端与恒流源电性连接，所述可调电阻箱的另一端通过一已知阻值的标准电阻接地，所述第一预设温度小于第二预设温度。

优选地，所述热电阻温度传感器的温度校验方法还包括；在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；将可调电阻箱的电阻值调到待校准的热电阻温度传感器在每个所述验证温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的验证电压信号；根据所述验证电压信号计算校准验证温度；将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围；判断为是时，则完成温度校准；判断为否是，则需要重新进行温度校准。

优选地，所述根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差的步骤包括：计算每个所述校准输出温度与对应的验证温度的温度差值；计算每个所述差值与对应所述校准输出温度的比值；根据每个所述比值分别计算温度误差。

优选地，所述初始温度校准曲线模型为：t＝k(T+b)，其中，t为温度校准后的温度值，k为第二温度校正参数，b为第一温度校正参数，T为所述第一校准温度或第二校准温度。

优选地，在温度校准之前，k的值为1，b的值为0。

优选地，所述根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度的步骤包括：根据所述第一电压信号和第二电压信号分别计算得出可调电阻箱的第一电阻值以及第二电阻值；根据所述第一电阻值和第二电阻值通过查表法或公式法计算出第一校准温度和第二校准温度。

本发明还提供了一种热电阻温度传感器的温度校验系统，用于实现任一上述的热电阻温度传感器的温度校验方法，包括模型构建模块、电压检测模块、第一计算模块、第二计算模块、可调电阻箱、恒流源以及标准电阻，所述可调电阻箱的一端与恒流源电性连接，所述可调电阻箱的另一端通过一已知阻值的标准电阻接地；所述模型构建模块用于构建初始温度校准曲线模型；所述电压检测模块用于分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号；所述第一计算模块用于根据所述第一电压信号计算第一校准温度以及根据第二电压信号计算第二校准温度；所述第二计算模块用于将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型，并用于将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型；其中，将可调电阻箱的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号，所述第一预设温度小于第二预设温度。

优选地，所述的热电阻温度传感器的温度校验系统还包括验证模块，所述验证模块包括：温度选取单元，用于在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；第一计算单元，用于根据所述验证电压信号计算校准验证温度；第二计算单元，用于将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；第三计算单元，用于根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；判断单元，用于判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围，判断为是时，则完成温度校准，判断为否是，则需要重新进行温度校准；其中，将可调电阻箱的电阻值调到待校准的热电阻温度传感器在每个所述验证温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的验证电压信号。

本发明还提供了一种计算机设备，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任一上述方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一上述方法的步骤。

实施本发明的有益效果在于：

本发明提供一种热电阻温度传感器的温度校验方法、系统、计算机设备及可读存储介质，通过构建初始温度校准曲线模型，将可调电阻箱的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号，再根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度，进而将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型，并将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型。采用本发明，能够解决现有两线制测温方法存在的误差问题，提高温度测量的精度。

附图说明

图1是本发明提供的热电阻温度传感器的温度校验方法流程图；

图2是本发明提供的电性连接原理图；

图3是本发明提供的验证方法流程图；

图4是本发明提供的误差计算方法流程图；

图5是本发明提供的校准温度计算方法流程图；

图6是本发明提供的热电阻温度传感器的温度校验系统的示意图；

图7是本发明提供的验证模块的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

如图1所示，本发明提供了一种热电阻温度传感器的温度校验方法，包括：

S101，构建初始温度校准曲线模型；

S102，将可调电阻箱的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号；

S103，根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度；

S104，将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型；

S105，将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型；

其中，所述可调电阻箱的一端与恒流源电性连接，所述可调电阻箱的另一端通过一已知阻值的标准电阻接地，所述第一预设温度小于第二预设温度。

需要说明的是，本发明涉及热电阻温度传感器测量、温度校准、微控制器领域。具体涉及一种两线制温度传感器测温的温度校准和检验方法。因常用的两线制测温方法不可避免的可能存在电路误差、标准电阻误差、温度传感器接口误差，所以需要对测温接口进行校准，使其测温精准。

本发明，通过构建初始温度校准曲线模型，将可调电阻箱的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的第一电压信号和第二电压信号，再根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度，进而将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型，并将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型。采用本发明，能够解决现有两线制测温方法存在的误差问题，提高温度测量的精度。

具体地，常用的两线制测温方法有：电桥法、恒流源法、电容电阻充放电法，这些测温方法通常采用一个电阻值已知的“标准电阻”。在电桥法和恒流源测温法中，微控制器根据被测热电阻与标准电阻在电路中的分压关系以及标准电阻的阻值，计算出被测热电阻的阻值；在电容电阻充放电测温法中，微控制器通过控制被测热电阻和标准电阻分别向一个电容充放电，根据两次RC充放电的时间及标准电阻值计算出被测热电阻的阻值。

如图2是一种测温电路的简易示意图，A、B两个端子是接热电阻温度传感器两芯线的端子。在实际应用中是接PT1000或者PT100温度传感器的。因两线制测温方法不可避免的可能存在电路误差、参考标准电阻的误差、温度传感器接口误差，所以需要对测温接口进行校准、本文所述的方法就是用高精度标准电阻箱模拟PT1000或者PT 100温度传感器对A和B端口进行校准和修正，使温度测量更精确。

如图3所示，所述热电阻温度传感器的温度校验方法还包括；

S201，在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；

S202，将可调电阻箱的电阻值调到待校准的热电阻温度传感器在每个所述验证温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的验证电压信号；

S203，根据所述验证电压信号计算校准验证温度；

S204，将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；

S205，根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；

S206，判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围；

S207，判断为是时，则完成温度校准；

S208，判断为否是，则需要重新进行温度校准。

需要说明的是，本实施例中，通过在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；再将可调电阻箱的电阻值调到待校准的热电阻温度传感器在每个所述验证温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的验证电压信号；并根据所述验证电压信号计算校准验证温度；进而将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围；判断为是时，则完成温度校准；判断为否是，则需要重新进行温度校准。采用本实施例，能够对本发明提供的温度校准方法进行误差验证，进一步提高温度测量的精度。

如图4所示，所述根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差的步骤包括：

S301，计算每个所述校准输出温度与对应的验证温度的温度差值；

S302，计算每个所述差值与对应所述校准输出温度的比值；

S303，根据每个所述比值分别计算温度误差。

需要说明的是，本实施例中，通过计算每个所述校准输出温度与对应的验证温度的温度差值，并计算每个所述差值与对应所述校准输出温度的比值；最后根据每个所述比值分别计算温度误差。

优选地，所述初始温度校准曲线模型为：t＝k(T+b)，其中，t为温度校准后的温度值，k为第二温度校正参数，b为第一温度校正参数，T为所述第一校准温度或第二校准温度。进一步地，在温度校准之前，k的值为1，b的值为0。

需要说明的是，本实施例中，微控制器内:预制温度校准曲线t＝k(T+b)。式中：t为温度校准后的温度值；k为校准后的曲线参数，校准前默认为k＝1；b为校准后曲线参数，校准前默认为b＝0；T为根据温度与电阻之间的对应曲线公式计算出的温度值。T＝0.00001*R

如图5所示，所述根据所述第一电压信号计算第一校准温度，根据第二电压信号计算第二校准温度的步骤包括：

S401，根据所述第一电压信号和第二电压信号分别计算得出可调电阻箱的第一电阻值以及第二电阻值；

S402，根据所述第一电阻值和第二电阻值通过查表法或公式法计算出第一校准温度和第二校准温度。

需要说明的是，本实施例中，在上述测温法中，微控制器测量出了被测热电阻的阻值，根据热电阻的阻值得出对应的温度值，一般有两种方法：

第1种是查表法，在微控制器的存储中先保存热电阻阻值与温度的数据表，在测量时，根据测量的热电阻阻值查表获得对应的温度值，这种方法需要很大的一个存储空间；

第2种是公式计算法，例如在PT1000测温中，可根据公式T＝0.00001*R

如图6所示，本发明还提供了一种热电阻温度传感器的温度校验系统100，用于实现任一上述的热电阻温度传感器的温度校验方法，包括模型构建模块1、电压检测模块2、第一计算模块3、第二计算模块4、可调电阻箱5、恒流源6以及标准电阻7，所述可调电阻箱5的一端与恒流源6电性连接，所述可调电阻箱5的另一端通过一已知阻值的标准电阻7接地；所述模型构建模块1用于构建初始温度校准曲线模型；所述电压检测模块2用于分别测量可调电阻箱5两端的第一电压信号和第二电压信号；所述第一计算模块3用于根据所述第一电压信号计算第一校准温度以及根据第二电压信号计算第二校准温度；所述第二计算模块4用于将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型，并用于将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型；其中，将可调电阻箱5的电阻值分别调到待校准的热电阻温度传感器在第一预设温度和第二预设温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱5两端的第一电压信号和第二电压信号，所述第一预设温度小于第二预设温度。

需要说明的是，本发明涉及热电阻温度传感器测量、温度校准、微控制器领域。具体涉及一种两线制温度传感器测温的温度校准和检验方法。因常用的两线制测温方法不可避免的可能存在电路误差、标准电阻误差、温度传感器接口误差，所以需要对测温接口进行校准，使其测温精准。

本发明，通过所述模型构建模块1构建初始温度校准曲线模型；通过所述电压检测模块2分别测量可调电阻箱5两端的第一电压信号和第二电压信号；通过所述第一计算模块3根据所述第一电压信号计算第一校准温度以及根据第二电压信号计算第二校准温度；通过所述第二计算模块4将所述第一校准温度输入所述温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第一温度校正参数，进而获得第一温度校准曲线模型，并将所述第二校准温度输入所述第一温度校准曲线模型，计算出所述温度校准曲线模型的第二温度校正参数，进而获得第二温度校准曲线模型。采用本发明，能够解决现有两线制测温方法存在的误差问题，提高温度测量的精度。

具体地，常用的两线制测温方法有：电桥法、恒流源法、电容电阻充放电法，这些测温方法通常采用一个电阻值已知的“标准电阻”。在电桥法和恒流源测温法中，微控制器根据被测热电阻与标准电阻在电路中的分压关系以及标准电阻的阻值，计算出被测热电阻的阻值；在电容电阻充放电测温法中，微控制器通过控制被测热电阻和标准电阻分别向一个电容充放电，根据两次RC充放电的时间及标准电阻值计算出被测热电阻的阻值。

如图2是一种测温电路的简易示意图，A、B两个端子是接热电阻温度传感器两芯线的端子。在实际应用中是接PT1000或者PT100温度传感器的。因两线制测温方法不可避免的可能存在电路误差、参考标准电阻的误差、温度传感器接口误差，所以需要对测温接口进行校准、本文所述的方法就是用高精度标准电阻箱模拟PT1000或者PT 100温度传感器对A和B端口进行校准和修正，使温度测量更精确。

如图7所示，所述的热电阻温度传感器的温度校验系统100还包括验证模块8，所述验证模块8包括：温度选取单元81，用于在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；第一计算单元82，用于根据所述验证电压信号计算校准验证温度；第二计算单元83，用于将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；第三计算单元84，用于根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；判断单元85，用于判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围，判断为是时，则完成温度校准，判断为否是，则需要重新进行温度校准；其中，将可调电阻箱的电阻值调到待校准的热电阻温度传感器在每个所述验证温度对应的阻值，并分别测量可调电阻箱两端的验证电压信号。

需要说明的是，本实施例中，通过所述温度选取单元81在所述第一预设温度至第二预设温度的温度区间选取至少三个验证温度；通过所述第一计算单元82根据所述验证电压信号计算校准验证温度；通过所述第二计算单元83将每个所述校准验证温度分别输入所述第二温度校准曲线模型，计算出校准输出温度；通过所述第三计算单元84根据每个所述校准输出温度与对应的验证温度计算出温度误差；通过所述判断单元85判断每个所述温度误差是否均满足预设误差温度范围，判断为是时，则完成温度校准，判断为否是，则需要重新进行温度校准。采用本实施例，能够对本发明提供的温度校准方法进行误差验证，进一步提高温度测量的精度。

本发明还提供了一种计算机设备，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任一上述方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一上述方法的步骤。

综上所述，本发明实施例具体包括：

(1)准备电阻可调的高精度标准电阻箱，将电阻箱电阻的两个端子接到图1所示的A，B端子上。此可调的高精度标准电阻箱可以模拟实际温度传感器的电阻值量程范围。校准时，先校准温度曲线参数b，再校准参数k。

(2)先将可调的高精度标准电阻箱的电阻值调到温度传感器0℃所对应的电阻值的位置。例如PT1000温度传感器0.00℃对应电阻值为1000Ω，校准PT1000温度传感器时，此步骤将标准电阻箱调到1000Ω。

微控制器根据温度测量方法和上述的温度与电阻之间的对应公式计算出对应的温度值T。微控制器检测标准电阻箱的阻值稳定后，此时实际标准电阻箱的电阻对应的温度为0.00℃，微控制器实际测量的温度值为t0℃，所以计算此时的温度校准曲线的误差修正曲线的参数b＝0.00℃-t0℃。

(3)再将可调的高精度标准电阻箱的电阻值调到温度传感器100℃所对应的电阻值的位置。例如PT1000温度传感器100℃对应电阻值为1385.06Ω，校准PT1000温度传感器时，此步骤将标准电阻箱调到1385.06Ω。

微控制器根据温度测量方法和上述的温度与电阻之间的对应公式计算出对应的温度值T，再根据公式t＝k(T+b)和上步骤中校准的参数b，计算出t100，微控制器检测标准电阻箱的阻值稳定后，此时实际标准电阻箱的电阻对应的温度为100.00℃，微控制器实际测量的温度值为t100℃，所以计算此时的温度校准曲线的误差修正曲线的参数k＝100.00/t100。

(4)经过以上步骤的校准后，公式中t＝k(T+b)的参数都已经确定了，微控制器将k和b的参数保存。所述温度校准方法消除了测量中的误差，提高了温度接口测量系统的精度。

(5)经过以上步骤校准后，我们在0-100.00℃范围内选择三处温度点进行验证。以检验校准后校准参数是正确的。进过长期研究我们选择3.00℃、38.00℃、78.00℃三处满足低温、中温、高温区的温度准确度验证。若是三处有一处不满足精度要求，则需要重新进行校准。将可调的高精度标准电阻箱阻值分别调到上述温度对应的电阻值、根据微控制器测量的温度实际值与上述理论进行比较，获得单只温度误差E1，若是同时验证配对的两只温度传感器的温差，微处理器同时计算两者温度传感器的温差的误差E2。若是三处的E1和E2误差都满足产品要求则验证通过，否则需要重新进行温度校准。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。