一种快速测量温度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种快速测量温度的方法及装置，所述方法包括通过温度传感器获取采样时刻的采样数据，获得所述采样时刻的第一数据，获得所述采样时刻的第二数据，获得所述采样时刻的第三数据，对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到所述采样时刻的最终数据；本发明专利技术通过对传感器输出的采样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种快速测量温度的方法及装置
本专利技术涉及温度测量系统，具体涉及一种快速测量温度的方法及装置。
技术介绍
在测温过程中，传感器要测量被测介质的温度变化，必须与被测介质建立热平衡，因传感器封装和产品保护外壳会影响热交换，从而导致传感器的响应时间较长，表现为测得的温度与实际温度有一定的延迟(滞后)时间。温度传感器的时间常数和滞后时间与温度传感器的热容量和热阻有关。正确认识和对待温度传感器的时间常数和滞后，是一个很重要的问题。关系到能否正确测量温度，及时反映被测量温度的变化。进一步地，正确认识和对待温度传感器的时间常数和滞后对维持温度控制系统的稳定性及保证控制质量，具有举足轻重的作用，所以是一个不容忽视的问题。考虑到温度传感器存在滞后效应，因此有下述几种快速测量温度的方法：(1)改变温度传感器的结构参数，这种方法的原理是温度传感器小型化，选用热容量小和导热快的材料，能够使温度传感器动态响应加快；(2)逻辑改进，通过设计温度补偿、加速、平滑等逻辑处理对传感器输出的测量值进行动态补偿，从而提升温度测量的灵敏度。温度传感器动态性能的提升有赖于传感器相关硬件技术的发展，有赖于材料科学的进步，成本高并且提升效果有限，而通过逻辑改进能够显著提升温度测量的灵敏度，并且成本低，因此，具备较好的市场前景。
技术实现思路
为提升温度测量的速度，改善传感器输出的动态性能，本专利技术提供一种快速测量温度的方法及装置。本专利技术是以如下技术方案实现的，一种快速测量温度的方法，包括以下步骤：S1、通过温度传感器获取采样时刻的采样数据；S2、获得所述采样时刻的第一数据，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；S3、获得所述采样时刻的第二数据，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据；S4、获得所述采样时刻的第三数据，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速后的第一次修正量；S5、对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到所述采样时刻的最终数据。优选的，判断是否为初次采样，若是，则所述采样时刻的第一数据、第二数据、第三数据和最终数据均与所述采样数据相等。优选的，非初次采样时，S2包括以下步骤：S21、获取第n次采样数据与第n-1次采样时刻的第一数据的差值D1＝|t(n)-t1(n-1)|，其中t(n)为第n次采样数据，t1(n-1)为第n-1次采样时刻的第一数据，n为采样次数；S22、比较所述差值与第一阈值，若所述差值大于所述第一阈值，则通过低通滤波获取第n次采样时刻的第一数据，否则，将第n次采样数据设置为第n次采样时刻的第一数据；S23、保存所述第n次采样时刻的第一数据。优选的，所述低通滤波通过第n次采样数据t(n)与第n-1次采样时刻的第一数据t1(n-1)的加权平均来实现,所述加权平均的公式为t1(n)＝t1(n-1)×(1-A(L)×B(L))+t(n)×A(L)×B(L),其中，A(L)为低通滤波系数，B(L)为滞后系数。优选的，非初次采样时，S3包括：根据第n次采样时刻的第一数据、第n-1次采样时刻的第一数据和第n-1次采样时刻的第二数据计算第n次采样时刻的第二数据。优选的，S3使用如下公式：t2(n)＝p(K)×(1+τ/c)×t1(n)-p(K)×t1(n-1)+t2(n-1)，其中t2(n)为第n次采样时刻的第二数据，t1(n)为第n次采样时刻的第一数据，p(K)为频率扩展参数，τ为采样时间，c为温度传感器时间常数的倒数。优选的，非初次采样时，S4包括：根据第n次采样时刻的第二数据t2(n)和第n-1次采样时刻的最终数据tout(n-1)进行加权平均获取所述采样时刻的第三数据t3(n)，所述加权平均公式为t3(n)＝tout(n-1)×(1-A(L))+t2(n)×A(L)，其中，A(L)为低通滤波系数，t3(n)为所述采样时刻的第三数据。优选的，非初次采样时，S5包括以下步骤：S51、获取所述采样时刻的第三数据与所述采样时刻的采样数据的差值D2＝|t3(n)-t(n)|；S52、比较所述差值与第二阈值，若所述差值小于第二阈值，则根据所述采样时刻的采样数据与所述采样时刻的第三数据进行加权平均获得所述采样时刻的最终数据，所述加权平均公式为tout(n)＝t(n)×(1-|t3(n)-t(n)|)+t3(n)×|t3(n)-t(n)|，其中tout(n)为所述采样时刻的最终数据，否则，所述采样时刻的最终数据与采样时刻的第三数据相等。优选的，所述第二阈值为1。一种快速测量温度的装置，包括温度采集模块、第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块，所述温度采集模块获取采样时刻的采样数据，并将所述采样数据传输至所述第一数据获取模块，所述第一数据获取模块获取所述采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据，所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据，所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量；所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。本专利技术提供了一种快速测量温度的方法及装置，通过对传感器输出的采样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度。附图说明图1是本专利技术实施例方法流程图；图2是本专利技术实施例的效果图；图3是本专利技术实施例的装置结构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。在一个实施例中，如图1所示，一种快速测量温度的方法，包括以下步骤：S1、通过温度传感器获取采样时刻的采样数据；S2、获得所述采样时刻的第一数据，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；S3、获得所述采样时刻的第二数据，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据；S4、获得所述采样时刻的第三数据，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速后的第一次修正量；S5、对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到所述采样时刻的最终数据。具体地，判断是否为初次采样，若是，则所述采样时刻的第一数据、第二数据、第三数据和最终数据均与所述采样数据相等。具体地，非初次采样时，S2包括以下步骤：S21、获取第n次采样数据与第n-1次采样时刻的第一数据的差值D1＝|t(n)-t1(n-1)|，其中t(n)为第n次采样数据，t1(n-1)为第n-1次采样时刻的第一数据，n为采样次数；S22、比较所述差值与第一阈值，若所述差值大于所述第一阈值，则通过低通滤波获取第n次采样时刻的第一数据，否则，将第n次采样数据设置为第n次采样时刻的第一数据；S23、保存所述第n次采样时刻的第一数据。具体地，所述低通滤波通过第n次采样数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测量温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过温度传感器获取采样时刻的采样数据；S2、获得所述采样时刻的第一数据，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；S3、获得所述采样时刻的第二数据，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据；S4、获得所述采样时刻的第三数据，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速后的第一次修正量；S5、对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到所述采样时刻的最终数据。

【技术特征摘要】
1.一种快速测量温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过温度传感器获取采样时刻的采样数据；S2、获得所述采样时刻的第一数据，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；S3、获得所述采样时刻的第二数据，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据：S3的实现方式具体为根据第n次采样时刻的第一数据、第n-1次采样时刻的第一数据和第n-1次采样时刻的第二数据计算第n次采样时刻的第二数据，S3使用如下公式：t2(n)＝p(K)×(1+τ/c)×t1(n)-p(K)×t1(n-1)+t2(n-1)，其中t2(n)为第n次采样时刻的第二数据，t1(n)为第n次采样时刻的第一数据，p(K)为频率扩展参数，τ为采样时间，c为温度传感器时间常数的倒数；S4、获得所述采样时刻的第三数据，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速后的第一次修正量：S4的实现方式具体为根据第n次采样时刻的第二数据t2(n)和第n-1次采样时刻的最终数据tout(n-1)进行加权平均获取所述采样时刻的第三数据t3(n)，所述加权平均公式为t3(n)＝tout(n-1)×(1-A(L))+t2(n)×A(L)，其中，A(L)为低通滤波系数，t3(n)为所述采样时刻的第三数据；S5、对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到所述采样时刻的最终数据；所述方法还包括下述步骤：判断是否为初次采样，若是，则所述采样时刻的第一数据、第二数据、第三数据和最终数据均与所述采样数据相等。2.根据权利要求1所述的一种快速测量温度的方法，其特征在于，非初次采样时，S2包括以下步骤：S21、获取第n次采样数据与第n-1次采样时刻的第一数据的差值D1＝|t(n)-t1(n-1)|，其中t(n)为第n次采样数据，t1(n-1)为第n-1次采样时刻的第一数据，n为采样次数；S22、比较所述差值与第一阈值，若所述差值大于所述第一阈值，则通过低通滤波获取第n次采样时刻的第一数据，否则，将第n次采样数据设置为第n次采样时刻的第一数据；S23、保存所述第n次采样时刻的第一数据。3.根据权利要求2所述的一种快速测量温度的方法，其特征在于，所述低通滤波通过第n次采样数据t(n)与第n-1次采样时刻的第一数据t1(n-1)的加权平均来实现,所述加权平均的公式为t1(n)＝t1(n-1)×(1-A(L)×B(L))+t(n)×A(L)×B(L),其中，A(L)为低通滤波系数，B(L)为滞后系数。4.根据权利要求1所述的一种快速测量温度的方法，其特征在于，非初次...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有群，龙恒舟，成业，丁殿帅，潘涛，
申请(专利权)人：象辑知源武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42