本发明专利技术提供了一种氙灯老化试验箱的在线校准系统及其校准方法，所述氙灯老化试验箱设有光谱探测器和温度传感器，所述氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法包括：首先对光谱探测器进行辐射标定，测试光谱探测器在不同温度下对同一光源的光谱，然后根据得到的光谱数据按照式(1)的公式拟合求出温度校准系数矩阵如式（2）；其次，实际测试时根据温度传感器反馈的温度值T和温度T时光谱探测器测得的光谱强度，对所述光谱探测器的不同温度下的光谱响应曲线I按照式（3）进行校准。采用本发明专利技术的在线校准方法，大大提高了测试准确性，使得光谱探测器在不同温度下测试光谱辐照度时的结果更准确，几乎不受实验温度影响，实现了实时在线校准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种温度校准方法，尤其涉及一种氙灯老化试验箱的在线校准系统及其校准方法。
技术介绍
目前紫外(氙灯)老化试验箱的校准都是将光辐射照度、温度及湿度的测量分开来进行，并且不同紫外(氙灯)老化试验箱光辐射照度测量波段或波长点不尽相同，所以若要有效校准该仪器就需要配备不同波段或波长点的照度计，不但增加相关设备费用而且对使用人员外出携带也带来诸多不便。另外，光辐射照度往往影响实验环境的温度。如果将各个参数分开来单独校准，这样与仪器设备实际运行时的状态就存在明显的差异，也就无法真实反映样品测试时各个参数的实际状况及相互影响的结果。在线仪器校准是目前校准技术中较落后的领域，很多在线的仪器仪表要么没有相关的技术、设备而没法进行校准，要么停产停机进行，往往还要拆卸。这不仅大大影响企业的生产及仪表的运行状态，而且仪表在非在线(静态)及在线(动态)的不同状态下受影响的因素不同，往往反映的结果也有可能会产生很大的不同，从而增加了校准结果的不确定性，也就无法真正满足在线仪器仪表对产品质量实时监控的要求。为保证产品质量，实现对产品质量的实时监控，如何实现在线仪表在使用工况下的在线校准就成为当前亟待解决的问题。目前光辐射老化试验箱的校准都是将光辐射照度、温度及湿度的测量分开来进行。但问题是，光辐射照度往往影响实验环境的温度。如果将各个参数分开来单独校准，这样与仪器设备实际运行时的状态就存在明显的差异，也就无法真实反映样品测试时各个参数的实际状况及相互影响的结果。另外，目前市场上现有的测量老化箱光照度的仪器设备多是单一波长下的，如340nm，420nm等，这样校准机构就必须配备各种不同波长下的仪器，仅配备仪器设备就需要很大的成本。并且这些标准器使用时老化箱的箱门无法关闭，这样与实际使用状态差异较大，测试数据就没法保证。另外，不同温度下，光谱探测器对同一光源的响应曲线存在较大的差异。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种氙灯老化试验箱的在线校准系统及其校准方法，实现了在线校准，实现光谱辐射照度、温度及湿度集成采集，方便实用。其中，所述氙灯老化试验箱的在线校准系统探测的光谱范围为250-1100nm，即不仅可覆盖紫外部分，还覆盖可见及近红外波段。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法，所述氙灯老化试验箱设有光谱探测器和温度传感器，所述氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法包括以下步骤：步骤S1：对光谱探测器进行辐射标定，包括：测试光谱探测器在不同温度下对同一光源的光谱，然后根据得到的光谱数据按照式(1)的公式拟合求出温度校准系数矩阵如式(2)：I(T)＝IT*[1+A1*(T-T0)+A2*(T-T0)2+…+Ak*(T-T0)k](1)式(1)中，I(T)为校准后的光谱强度，也就是更准确的值；IT为温度T时测得的光谱强度原始值；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数，是通过试验获得的并在开始测试前写入光谱仪内存的；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数；式(2)中，0，1，…，n为像素编号，0，1，2，…，k为数据拟合的阶数；步骤S2：根据温度传感器反馈的温度值T和温度T时光谱探测器测得的光谱强度，对所述光谱探测器的不同温度下的光谱响应曲线I按照如下式(3)进行校准：其中，I(T)为校准后的光谱强度，0，1，…，n为像素编号，In(T)为像素编号为n的点校准后的光谱强度；IT为温度T时测得的光谱强度；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数，通过试验获得；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数。通过实验发现，不同温度下，光谱探测器对同一光源的响应曲线存在较大的差异，经过研究发现，光谱仪探测器的光谱响应I与温度T之间存在如式(1)所述的关系，而且通过实验结合实际测试谱线，我们发现不同像素对应的波长随温度的变化存在差异，因此需要针对每一个像素进行校准，从而得到不同像素不同的温度校准矩阵。实际测量时，根据探测器返回的温度值，根据式(3)即可进行实时校准光谱测试结果。采用此技术方案，不仅可测量包括紫外光源在内的可见、近红外光源，而且可以同时测量温湿度；可测量的波长范围为250～1100nm，覆盖从紫外到近红外范围，现有技术的其他分离校准方法仅可测量紫外范围250～380nm。进一步优选的，T0为光谱探测器进行辐射标定时选定的标准温度，经过校准之后辐射强度被归一到这个温度下，通常优选为25℃。本专利技术提供了一种氙灯老化试验箱的在线校准系统，其采用如上所述的氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法进行光谱探测器的校准。进一步优选的，其包括光谱采集模块、温湿度采集模块和主机，所述光谱采集模块包括光谱探测器、控制器、FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)单元、ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)单元，所述光谱探测器与ADC单元电连接，所述ADC单元与控制器电连接，所述FPGA单元同时与光谱探测器、ADC单元、控制器电连接进行数据传输，所述控制器与主机电连接；所述温湿度采集模块包括温度传感器、湿度传感器和单片机，所述温度传感器和湿度传感器分别与单片机电连接，所述单片机与主机电连接。所述主机采用如上所述的氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法进行光谱探测器的校准。测量时，设备内置锂电池，无需连接任何电源或数据线缆，设备可单独置于待检仪器内部，待检设备无需额外的过线孔，测试结果更接近实际使用状态，因而测试结果更准确。优选的，所述氙灯老化试验箱的在线校准系统设有无线传输模块，所述无线传输模块分别与单片机和控制器连接。采用此技术方案，所述单片机和控制器通过无线传输模块实现无线传输功能，使用更加方便。进一步优选的，所述温湿度采集模块还包括逆变电路、直流电源、运算放大电路、ADC单元，所述温度传感器通过逆变电路与运算放大电路电连接，所述运算放大电路与ADC单元电连接，所述ADC单元与单片机连接，所述直流电源与逆变电路、单片机连接提供电源。进一步优选的，所述直流电源包括12VDC电源和DC-DC转化电路，所述12VDC电源通过DC-DC转化电路提供5VDC电源，所述12VDC电源与逆变电路连接，所述5VDC电源与单片机连接。进一步优选的，所述温度传感器的型号为PT100；所述湿度传感器的型号为DHT11。进一步优选的，其还包括USB-RS232转换器、USBHUB，所述光谱采集模块包括USB控制芯片，所述控制器通过USB控制芯片与USBHUB连接，所述单片机通过USB-RS232转换器与USBHUB连接，所述USBHUB与主机连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，采用本专利技术的技术方案，实现了在线校准，光谱和温度校准更加准确，并能进行光谱辐射照度、温度及湿度集成采集，方便实用。第二，未进行校准时，在0至55℃温度范围内，光谱仪辐照度测试结果误差最高可达10％，校准之后这一误差可减小到1％以内，大大提高了测试准确性。经过大量统计实验表明，该温度校准算法的使得光谱仪在不同温度下测试光谱辐照度时的结果更准确，几乎不受实验温度影响。现有技术实际测量时，光谱探测器的温度与辐射校准时的温度存在差异，从而影响其测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法，所述氙灯老化试验箱设有光谱探测器和温度传感器，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对光谱探测器进行辐射标定，包括：测试光谱探测器在不同温度下对同一光源的光谱，然后根据得到的光谱数据按照式(1)的公式拟合求出温度校准系数矩阵如式(2)：I(T)＝IT*[1+A1*(T‑T0)+A2*(T‑T0)2+…+Ak*(T‑T0)k] (1)式(1)中，I(T)为校准后的光谱强度；IT为温度T时测得的光谱强度原始值；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数。式(2)中，0，1，…，n为像素编号，0，1，2，…，k为数据拟合的阶数；步骤S2：根据温度传感器反馈的温度值T和温度T时光谱探测器测得的光谱强度，对所述光谱探测器的不同温度下的光谱响应曲线I按照如下式(3)进行校准：其中，I(T)为校准后的光谱强度，0，1，…，n为像素编号，In(T)为像素编号为n的点校准后的光谱强度；IT为温度T时测得的光谱强度；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数，通过试验获得；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数。...
【技术特征摘要】
1.一种氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法，所述氙灯老化试验箱设有光谱探测器和温度传感器，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对光谱探测器进行辐射标定，包括：测试光谱探测器在不同温度下对同一光源的光谱，然后根据得到的光谱数据按照式(1)的公式拟合求出温度校准系数矩阵如式(2)：I(T)＝IT*[1+A1*(T-T0)+A2*(T-T0)2+…+Ak*(T-T0)k](1)式(1)中，I(T)为校准后的光谱强度；IT为温度T时测得的光谱强度原始值；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数。式(2)中，0，1，…，n为像素编号，0，1，2，…，k为数据拟合的阶数；步骤S2：根据温度传感器反馈的温度值T和温度T时光谱探测器测得的光谱强度，对所述光谱探测器的不同温度下的光谱响应曲线I按照如下式(3)进行校准：其中，I(T)为校准后的光谱强度，0，1，…，n为像素编号，In(T)为像素编号为n的点校准后的光谱强度；IT为温度T时测得的光谱强度；T0为参考温度；A1、A2、A3、…Ak为校准系数，通过试验获得；0，1，2，…，k为数据拟合的阶数。2.根据权利要求1所述的氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法，其特征在于：T0为光谱探测器进行辐射标定时选定的标准温度。3.一种氙灯老化试验箱的在线校准系统，其特征在于：采用如权利要求1或2所述的氙灯老化试验箱的在线校准系统的校准方法进行光谱探测器的校准。4.根据权利要求3所述的氙灯老化试验箱的在线校准系统，其特征在于：其包括光谱采集模块、温湿度采集模块和主机，所述光...
【专利技术属性】
技术研发人员：李向召，黄志凡，李名兆，陈斌华，周妮，杜岚，
申请(专利权)人：深圳市计量质量检测研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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