一种红外测温传感器温度补偿方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种红外测温传感器温度补偿方法及其装置；该方法具体包括：S1步骤通过某一个环境温度下对多个物体温度进行标定，拟合得到物体温度和传感器输出电压的多项式系数；S2步骤通过S1步骤拟合的多项式计算零点输出电压；S3步骤通过S1、S2步骤得到的多项式系数和零点输出电压，得到任意环境温度下物体温度和传感器输出电压之间的函数；S4步骤包括对S3步骤得到的多项式进行逆向求解，得到某一环境温度下，当传感器电压为Vout时，计算出对应的实际被测物体温度值；本发明专利技术提供的方案，能够有效减少生产步骤，从而降低温度补偿方法的工作量，降低单机生产成本，同时提高测温设备在不同环境温度下测量的稳定性和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种红外测温传感器温度补偿方法及其装置
本专利技术属于红外测温传感器温度补偿
，具体涉及一种红外测温传感器温度补偿方法及其装置。
技术介绍
现有技术中，中国专利CN109781274A提出了一种温度补偿方法，该方法需要在不同的环境温度和同一个环境温度下不同物体温度两个维度进行标定，在实际批量生产过程中工作量巨大，增加了单机生产成本。现有文献《一种实用红外测温仪数字温度补偿方法》提出了一种数字温度补偿方法，改方法提供了一种用一维标定代替两维标定的方法，只需要在一个固定环境温度通过测量不同物体温度进行标定，减小了标定的复杂度；但是通过测量长时间放在恒温环境中物体用来标定零点输出电压，需要保证恒温环境绝对稳定，否则对标定的精度影响较大，然而在批量生产过程中保持绝对的恒温环境本身实现难度较大。基于上述温度补偿中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种红外测温传感器温度补偿方法及其装置，旨在解决现有机器标定和校准难、生产步骤多、单机成本高、稳定性和精度差的问题之一。本专利技术提供一种红外测温传感器温度补偿方法，包括以下过程：S1：通过某一个环境温度下对多个物体温度进行标定，拟合得到物体温度和传感器输出电压的多项式系数；S2：通过S1步骤拟合的多项式计算出零点输出电压；S3：通过S1、S2步骤得到的多项式系数和零点输出电压，得到任意环境温度下物体温度和传感器输出电压之间的函数；S4：对S3步骤得到的多项式进行逆向求解，得到某一环境温度下，当传感器电压为Vout时，计算出对应的实际被测物体温度值。进一步地，S2步骤中包括多项式拟合：根据热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系，拟合任一环境温度下的传感器输出电压和被测物体关系如下：其中，a0(Tamb)是环境温度为Tamb时，多项式中的常量项；S3步骤中包括零点输出参考电压：根据热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系，增加一个参考电压值Vref；多项式系数标定包括：在一个固定环境温度T下，选取四个温度点20℃、30℃、35℃、40℃，分别记录四个测试点输出的传感器电压值如下：{(T20,V20)、(T25,V25)、(T30,V30)、(T40,V40)}；再根据四个测试点进行多项式拟合，拟合多项式阶数可以是2阶；2阶拟合后环境温度T的输出电压为Vout：计算系统参考电压：根据Vout计算出系统参考电压为：Vref＝a2*252+a1*25+a0(公式5)；计算任意环境温度下传感器输出电压和被测物体温度关系：其中m为未知常量；通过参考电压计算得到：将公式(7)带入公式(6)可以得到：用二次多项式求根公式对公式8求解可以计算得到环境温度为Tamb，测量得到的传感器输出电压Vout时，对应的被测量物体温度值为：进一步地，热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系包括：其中，K,δ均为常量。进一步地，在多项式拟合过程中，红外测温设备关注的温度范围在10℃～50℃内。进一步地，零点输出参考电压中，当Tb＝Tamb时，系统测量的红外传感器输出的电压值均为Vref。进一步地，多项式系数标定中，固定环境温度T为25℃。相应地，本专利技术还提供一种红外测温传感器温度补偿装置，所述补偿装置作为红外测温设备的一个子模块，包括标定装置和计算装置；标定装置用于对多个测量设备的温度进行单独标定，并拟合得到物体温度、传感器输出电压的多项式系数以及多项式计算零点输出电压；计算装置用于计算被测物体温度值。进一步地，标定装置包括环境温度校准装置、多项式拟合装置以及参数保存装置；环境温度校准装置用于计算环境温度校准系数，并存储于参数保存装置内；多项式拟合装置用于计算多项式系数，并存储于参数保存装置内。进一步地，标定装置具体工作过程包括：S10：将传感器放入到某一个稳定的环境温度下，测量测试热敏电阻值Rm，已知传感器在该环境温度下热敏电阻值R0，计算环境温度校准系数：α＝R0/Rm，并将校准系数α存储到参数保存装置；S20：将待调试设备放入到恒温环境下静置半小时，使得传感器和设备恢复到稳定状态；测量四个不同温度黑体对应的传感器输出电压，用四组值进行多项式拟合，计算出多项式系数和零点电压，并将多项式系数和零点电压保存到参数保存装置。进一步地，计算装置包括多项式求解装置、多项式计算装置以及参数保存装置；多项式计算装置通过拟合的多项式计算零点输出电压得到任意环境温度下物体温度和传感器输出电压之间的函数；多项式求解装置用于对多项式进行逆向求解，得到的某一环境温度下，当传感器电压为Vout时，计算出对应的实际被测物体温度值。进一步地，计算装置具体工作过程包括：S100：测温时，红外传感器通过热端对准被测物体，冷端暴露在环境温度中，测温电路从冷端获取电阻值，同时从参数保存模块获取校准系数，得到校准后的电阻值：Rc＝Rm*α；S200：根据校准后的电阻值Rc以及已知的传感器特性得到环境温度；S300：用环境温度，以及从参数保存模块获得的多项式系数，零点电压，计算得到当前环境温度下物体温度和传感器输出电压之间关系；S400：根据测温电路获得的热端电压值，带入上述关系式中，计算得到当前被测物体温度值。进一步地，红外测温包括传感器、计算装置、物体温度计算模块以及显示模块；传感器包括冷端和热端；冷端与计算装置电连接，并且冷端用于对环境温度进行标定；热端与物体温度计算模块电连接，并且热端用于对传感器电压—物体温度曲线进行标定；计算装置还与物体温度计算模块电连接，计算得到当前被测物体温度值；显示模块与物体温度计算模块电连接，用于显示当前被测物体温度值。本专利技术提供的方案，能够有效减少生产步骤，从而降低温度补偿方法的工作量，降低单机生产成本，同时提高测温设备在不同环境温度下测量的稳定性和精度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术不同环境温度下，目标温度和传感器输出电压关系；图2为本专利技术一种红外测温传感器温度补偿装置框图；图3为本专利技术环境温度校准模块示意图；图4为本专利技术多项式拟合模块示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1至图4所示，本专利技术提供一种红外测温传感器温度补偿方法，包括以下过程：S1：通过某一个环境温度下对多个物体温度进行标定，拟合得到物体温度和传感器输出电压的多项式系数；S2：通过S1步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外测温传感器温度补偿方法，其特征在于，包括以下过程：/nS1：通过某一个环境温度下对多个物体温度进行标定，拟合得到物体温度和传感器输出电压的多项式系数；/nS2：通过S1步骤拟合的多项式计算零点输出电压；/nS3：通过S1、S2步骤得到的多项式系数和零点输出电压，得到任意环境温度下物体温度和传感器输出电压之间的函数；/nS4：对S3步骤得到的多项式进行逆向求解，得到某一环境温度下，当传感器电压为Vout时，计算出对应的实际被测物体温度值。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外测温传感器温度补偿方法，其特征在于，包括以下过程：
S1：通过某一个环境温度下对多个物体温度进行标定，拟合得到物体温度和传感器输出电压的多项式系数；
S2：通过S1步骤拟合的多项式计算零点输出电压；
S3：通过S1、S2步骤得到的多项式系数和零点输出电压，得到任意环境温度下物体温度和传感器输出电压之间的函数；
S4：对S3步骤得到的多项式进行逆向求解，得到某一环境温度下，当传感器电压为Vout时，计算出对应的实际被测物体温度值。


2.根据权利要求1所述的红外测温传感器温度补偿方法，其特征在于，S2步骤中包括：
多项式拟合：根据热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系，拟合任一环境温度下的传感器输出电压和被测物体关系如下：



其中，a0(Tamb)是环境温度为Tamb时，多项式中的常量项；
S3步骤中包括：
零点输出参考电压：根据热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系，增加一个参考电压值Vref；
多项式系数标定包括：在一个固定环境温度T下，选取四个温度点20℃、30℃、35℃、40℃，分别记录四个测试点输出的传感器电压值如下：
{(T20,V20)、(T25,V25)、(T30,V30)、(T40,V40)}；再根据四个测试点进行多项式拟合，拟合多项式阶数可以是2阶；2阶拟合后环境温度T的输出电压为Vout：



计算系统参考电压：根据Vout计算出系统参考电压为：
Vref＝a2*252+a1*25+a0(公式5)；
计算任意环境温度下传感器输出电压和被测物体温度关系：



其中m为未知常量；通过参考电压计算得到：



将公式(7)带入公式(6)可以得到：



用二次多项式求根公式对公式8求解可以计算得到环境温度为Tamb，测量得到的传感器输出电压Vout时，对应的被测量物体温度值为：





3.根据权利要求2所述的红外测温传感器温度补偿方法，其特征在于，热电堆输出电压与物体温度和环境温度的关系包括：



其中，K,δ均为常量，在实际工程实现中，可以不关注具体取值。


4.根据权利要求2所述的红外测温传感器温度补偿方法，其特征在于，在多项式拟合过程中，红外测温设备关注的温度范围在10℃～50℃内；和/或，零点输出参考电压中，当Tb＝Tamb时，系统测量的红外传感器输出的电压值均为Vref；和/或，多项式系数标定中，固定环境温度T为25℃。


5.一种红外测温传感器温度补偿装置，其特征在于，所述补偿装置作为红外测温设备的一个子模块，包括标定装置和计算装置；所述标定装置用于对多个测...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞超，
申请(专利权)人：深圳蓝韵健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44