傳感器溫度補償自適應系統的製作方法

2023-05-19 12:04:56

專利名稱：傳感器溫度補償自適應系統的製作方法
技術領域：
傳感器溫度補償自適應系統 技術領域[0001]本實用新型屬於工業自動化中測量技術類，特別是一種為了克服溫度漂移，向智 能溫度變送器設定溫度補償函數的自適應系統。
背景技術：
[0002]溫度變送器的輸出信號，會因為環境溫度變化嚴重影響測量的準確性，即產生溫 度漂移。傳統的溫度變送器基本上都是模擬式，模擬電子元件的的溫度漂移符合對數特性， 用同一種元件、一種參數的元件或同一函數對其補償，由於電子元件的離散性，對每一臺溫 度變送器溫度漂移不是一樣的，所以導致這些溫度變送器品質不一致，相應的溫度補償函 數也不同。實用新型內容[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠適應品質不一的溫度變送器設 定出相應的溫度補償函數的溫度補償自適應系統。[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案[0005]傳感器溫度補償自適應系統，包括溫度變送器、操作器口、編程器或上位機、調溫 裝置，[0006]其中溫度變送器包括依次相連的傳感元件、輸入電路、CPU處理電路，還包括與所 述傳感元件相連的熱電阻輸入恆流源，分別與輸入電路、CPU處理電路相連的電源電路，所 述傳感元件分為彼此獨立的測量傳感元件與環境傳感元件；[0007]所述調溫裝置包括環境調溫裝置與測量調溫裝置，所述測量傳感元件設於測量調 溫裝置處，所述環境傳感元件設於溫度變送器內，而溫度變送器設於環境調溫裝置的溫度 調控空間內；[0008]所述CPU處理電路依次與操作器口、編程器相連。[0009]進一步，所述輸入電路、CPU處理電路之間還依次連接有運算放大電路部分、A/D 轉換電路。[0010]進一步，所述輸入電路還連接有輸入電路基準電路。[0011]所述編程器內預設有k-means算法、遺傳算法或神經網絡算法運算程序，所述CPU 處理電路內預設有的溫度檢測程序。[0012]上述溫度補償設定系統的使用方法[0013]步驟一利用環境調溫裝置設定一個確定的環境溫度，然後調節測量調溫裝置，編 程器最終會獲得與此次確定環境溫度相對應的多組調溫數據，其中每組調溫數據包括環境 傳感元件檢測的環境溫度tn、測量傳感元件檢測的待測溫度X、CPU處理電路經預設溫度檢 測程序得出的關於待測溫度的檢測結果V ；(在溫度變送器中tn、X均是在輸入電路中就被 轉化的對應電壓值數字量，V直接就是CPU處理電路處理後的數字結果)[0014]步驟二 利用環境調溫裝置調整到另一個確定的環境溫度，然後調節測量調溫裝置，獲得與此次確定環境溫度相對應的多組調溫數據；[0015]步驟三數次重複步驟二，直至編程器得出達標的溫度補償函數為止，所述達標是指引入溫度補償函數後，待測物的測量輸入值X與檢測結果V呈線性變化。[0016]上述環境溫度均符合傳感元件的工作溫度要求。


[0017]圖1為本實用新型一種實施例的結構框圖(未繪出環境調溫裝置、熱電阻輸入恆流源、電源電路)。
具體實施方式
[0018]傳感器溫度補償自適應系統，包括溫度變送器、操作器口、編程器或上位機、調溫裝置，[0019]其中溫度變送器包括依次相連的傳感元件、輸入電路、CPU處理電路，還包括與所述測量傳感元件相連的熱電阻輸入恆流源，與輸入電路、CPU處理電路相連的電源電路，所述傳感元件分為彼此獨立的測量傳感元件與環境傳感元件；[0020]所述調溫裝置包括環境調溫裝置與測量調溫裝置，所述測量傳感元件設於測量調溫裝置處，所述環境傳感元件設於溫度變送器內，而溫度變送器設於環境調溫裝置的溫度調控空間內；[0021]所述CPU處理電路依次與操作器口、編程器相連，所述編程器內預設有k-means算法、遺傳算法或神經網絡算法，所述CPU處理電路內預設有的溫度檢測程序。將溫度變送器放在環境調溫裝置(如空調)，將測量傳感元件放入某種溫調裝置中，如具有調溫功能的恆溫箱(即本發明的測量調溫裝置)的溫度調控空間內，環境傳感元件是為了採集溫度變送器的環境溫度tn，而測量傳感元件則用來檢測恆溫箱的溫度X ； CPU處理電路內預先設置了檢測程序，在設定好溫度補償函數前，CPU處理電路可以直接得到變送器的溫度檢測結果V ;具體實施過程中傳感元件採用Cu50銅電阻，為了防止銅電阻產生熱循環，造成測量的不準確性，銅電阻工作電流只取O.1mA這樣量值(通過連接熱電阻輸入恆流源實現)，轉換梯度為O. 0216mV /°C。[0023]在溫度變送器中tn、X均被轉化為對應的電壓值數字量，V直接就是數字結果，最後CPU處理電路會將tn、V、X作為一組數據輸入到編程器中。通過環境調溫裝置與測量調溫裝置的調節可以得到多組數據。[0024]只要輸入三個參數，V、X、tn,在理論狀態下測量信號X與輸出信號V應是單值線性關係，但由於tn的影響X與輸出信號V實際上不是單值線性關係，具體是什麼函數，沒有必要追研。只要通過操作器口將三個參數輸入到具有k-means算法、遺傳算法或神經網絡算法運算程序的編程器中，編程器自學習後生成溫度補償函數(Y= Σ Knf(tn))，並加載到 CPU處理電路原有的溫度檢測程序中，保持加載後的輸入(X)輸出(V)的量值轉換為線性。[0025]這樣溫度變送器中的CPU處理電路便具備克服溫漂的補償函數(Y= Σ Knf (tn))， 能適用於各種不同的溫度檢測環境，達到準確測量的效果。由於溫度變送器內的電路元件較多，即便是同一種元件，也無法保證元件性能完全一致，這樣針對某一變送器所計算出的溫度補償函數(Y= Σ Knf(tn))不一定適用於另一個變送器。所以本申請所介紹的方法，每個變送器計算得出的溫度補償函會有所不同，但所實現的技術效果一致，均能解決本專利所列出的技術問題。[0026]Y表示由於環境溫度影響使測量值V與真實值V7的偏差值，只要CPU處理電路應用原有的溫度檢測程序求得V並與溫度補償函數(Y= Σ Knf (tn))結合，並可近可能的得到真實值。[0027]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，如將編程器替換為具有一定計算能力的上位機或伺服器，這些也應該視為本實用新型的保護範圍，這些都不會 影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。
權利要求1.傳感器溫度補償自適應系統，其特徵在於包括溫度變送器、操作器口、編程器或上位機、調溫裝置，其中溫度變送器包括依次相連的傳感元件、輸入電路、CPU處理電路，還包括與所述傳感元件相連的熱電阻輸入恆流源，分別與輸入電路、CPU處理電路相連的電源電路，所述傳感元件分為彼此獨立的測量傳感元件與環境傳感元件；所述調溫裝置包括環境調溫裝置與測量調溫裝置，所述測量傳感元件設於測量調溫裝置處，所述環境傳感元件設於溫度變送器內，而溫度變送器設於環境調溫裝置的溫度調控空間內；所述CPU處理電路依次與操作器口、編程器相連。
2.如權利要求1所述傳感器溫度補償自適應系統，其特徵在於所述輸入電路、CPU處理電路之間還依次連接有運算放大電路部分、A/D轉換電路。
專利摘要本實用新型公開了一種向智能溫度變送器設定溫度補償函數的自適應系統，包括溫度變送器、操作器口、編程器或上位機、調溫裝置，溫度變送器其傳感元件包括測量傳感元件與環境傳感元件，所述調溫裝置包括環境調溫裝置與測量調溫裝置，所述測量傳感元件設於測量調溫裝置處，所述環境傳感元件設於溫度變送器內，而溫度變送器設於環境調溫裝置的溫度調控空間內。本實用新型克服了現有技術中溫度變送器品質不一，難以設定溫度補償函數的技術缺陷，提供一種能夠適應不同溫度變送器，制定出對應溫度補償函數的自適應系統。
文檔編號G01D3/028GK202853626SQ201220454558
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者唐曉陵 申請人:重慶藍陵工業自控儀表有限責任公司