【技术实现步骤摘要】
高精度温度测量方法及测量系统
[0001]本专利技术涉及温度检测
，尤其涉及高精度温度测量方法及测量系统。
技术介绍
[0002]温度检测广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，由于受到温度敏感器件的非线性性、温度漂移、测量电路中放大器稳定性及A/D转换器噪声的影响，进一步提高温度传感器的精度和分辨率比较困难。
[0003]日常的空调、微波炉、烤箱、冷链运输监控等等大部分的应用对温度的精度要求不是太高，
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1.0摄氏度、
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0.5度的精度已经满足，但也有很多的场合需要高精度的温度测量，比如人体温度测量，需要精度为
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0.1度，集成电路芯片生产时掺杂工艺需要更高精度的温度控制。现有的温度传感器芯片大部分精度低于
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0.5度，高于
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0.1度精度的芯片种类很少，并且价格昂贵。低精度温度传感器芯片只能用于冷链运输监测等对精度要求不高的场合，不能用于动物和人体的体温测量，在医用设备中温度传感器芯片要求测量的温度误差不高于
±
0.1度。
[0004]另外，温度标定是温度传感器生产的重要一环，关系到温度传感器的精度，传统标定方式是在设定的温度点下进行标定，必须在温度高度稳定的恒温箱中进行，但温度环境的稳定性控制非常难实现，恒温箱中的温度无法恒定维持在设定温度点上，普通恒温箱的温度控制精度通常是
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0.5度，采样数据中标定温度本身误差较大，最终导致温度传感器芯片的测量精度低。>[0005]因此，如何提高现有温度测量方法的精度是业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提出高精度温度测量方法及测量系统，该测量方法通过高精度的温度标定采集得到更准确的采样数据，拟合得到的温度
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输出值曲线更接近温度传感器芯片的真实温度曲线，极大地提高温度测量的精度。
[0007]本专利技术采用的技术方案是，设计高精度温度测量方法，包括以下步骤：步骤S1、标定阶段，对温度传感器芯片进行标定测试，采集不同标定温度下温度传感器的输出值形成采样数据，采样数据包含至少两个标定数组，每个标定数组由标准温度测量仪测量的标定温度和温度传感器芯片的输出值构成；步骤S2、实测阶段，获取温度传感器芯片的实际输出值，将采样数据拟合得到温度
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输出值曲线，将实际输出值代入温度
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输出值曲线中计算得到实际温度。
[0008]优选的，每个标定数组是通过标准温度测量仪和温度传感器芯片在同一测试环境中测量得到，标准温度测量仪和温度传感器芯片同时测量。
[0009]优选的，标定数组的采集过程包括：将标准温度测量仪和温度传感器芯片放入当前测试环境；
在设定时间内间隔读取所述标准温度测量仪的检测温度；判断读取到的检测温度是否趋于一致；若是，则读取所述标准温度测量仪的检测温度作为标定温度，同时读取所述温度传感器芯片的输出值。
[0010]优选的，设定时间大于标准温度测量仪和温度传感器的热时间常数的最大值，当所述设定时间内连续若干次读取到的检测温度之间的温差满足设定值，则判定所述检测温度趋于一致。
[0011]优选的，步骤S2还包括：计算得到所述实际温度之后，判断所述实际温度与所述温度传感器芯片所在环境的标准温度之间的温差是否在设定误差范围之内；若是，则判定所述温度传感器芯片合格；若否，则返回步骤S1或者判定所述温度传感器芯片不合格。
[0012]优选的，采样数据包含：最大标定数组和最小标定数组，最大标定数组的标定温度接近温度传感器芯片的实际使用测量范围的最大极限值，最小标定数组的标定温度接近温度传感器芯片的实际使用测量范围的最小极限值。
[0013]优选的，每个温度传感器芯片设有唯一的标识码，采样数据存储在温度传感器芯片中，当温度
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输出值曲线由温度传感器芯片之外的上位机拟合得到时，采样数据、实际输出值以及实际温度在传送过程中绑定有其对应温度传感器芯片的标识码。
[0014]本专利技术还提出了实现上述高精度温度测量方法的高精度温度测量系统，包括：温度传感器芯片、用于与温度传感器芯片连接的标定控制系统、用于提供不同标定温度的恒温箱、用于检测传感器是否合格的检测箱、以及用于检测温度的标准温度测量仪。
[0015]温度传感器芯片在标定阶段放置在不同的标定温度中，标定控制系统在恒温箱温度稳定时向温度传感器芯片发送标定命令，温度传感器芯片或者标定控制系统读取标定数组进行保存；温度传感器芯片在合格检测阶段放置在检测箱中，标定控制系统将计算得到的实际温度与标准温度测量仪检测到的标准温度进行对比，根据对比结果判断温度传感器芯片是否合格。
[0016]其中，温度传感器芯片包括：通信接口单元；温度传感器单元，其包括输出值随温度变化的温度敏感器件；存储器单元，其用于保存采样数据以及芯片参数；逻辑控制单元，其控制芯片逻辑，读取通信接口单元传送的标定温度和温度传感器单元的输出值，采集不同标定温度下温度传感器单元的输出值形成采样数据并存入存储器单元。
[0017]优选的，通信接口单元采用有线通信接口，比如IIC通信接口、单总线接口。通信接口单元也可以采用无线通信接口，比如高频或者超高频RFID无线标签。
[0018]优选的，温度传感器单元还包括：给温度敏感器件提供稳定电压的稳压模块、连接在与稳压模块和温度敏感器件之间的恒流模块、连接在温度敏感器件输出端的AD转换器，AD转换器输出的转换值为温度传感器单元的输出值。该实施例中使用到的AD转换器可以是8位、12位、16位或者其他位数的AD转换器。
[0019]优选的，标定控制系统设置在温度传感器芯片中，标定时标定管理系统只传送标定温度，而不需要读写温度传感器的输出值，芯片自行将传感器芯片的输出值写入自己相应的存储器数组中；自带CPU的温度传感器温度曲线的拟合以及实际温度的计算等过程在
温度传感器芯片内部实现。标定控制系统也可以设置在温度传感器芯片之外的上位机中，温度曲线的拟合以及实际温度的计算等过程在上位机实现，当标定控制系统设置在上位机中时，除采样数据之外，上位机还会读取保存在存储器单元中的标识码、芯片型号、温度范围以及精度等数据。
[0020]与现有技术相比，本专利技术通过标定不同温度下温度传感器芯片的输出值，将采样数据拟合得到温度
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输出值曲线，标定温度是标准温度测量仪测量出来的温度不是设定的环境温度，因此不需要高稳定的标定温度环境，环境温度可以是缓慢变化的，降低标定难度，使得高精度的温度标定容易实现。
[0021]进一步的，本专利技术的标定过程是在整个芯片的各个部分都参与的情况下得到随温度变化的输出值，充分考虑了温度传感器芯片本身的温度漂移、参数离散差别，对传感器的非线性影响进行误差修正，极大地提高温度测量的精度。
附图说明
[0022]下面结合实施例和附图对本专利技术进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高精度温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、标定阶段，对温度传感器芯片进行标定测试，采集不同标定温度下温度传感器的输出值形成采样数据，所述采样数据包含至少两个标定数组，每个所述标定数组由标准温度测量仪测量的标定温度和温度传感器芯片的输出值构成；步骤S2、实测阶段，获取所述温度传感器芯片的实际输出值，将所述采样数据拟合得到温度
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输出值曲线，将所述实际输出值代入所述温度
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输出值曲线中计算得到实际温度。2.根据权利要求1所述的高精度温度测量方法，其特征在于，每个所述标定数组是通过标准温度测量仪和所述温度传感器芯片在同一测试环境中测量得到。3.根据权利要求2所述的高精度温度测量方法，其特征在于，所述标定数组的采集过程包括：将所述标准温度测量仪和所述温度传感器芯片放入当前测试环境；在设定时间内间隔读取所述标准温度测量仪的检测温度；判断读取到的检测温度是否趋于一致；若是，则读取所述标准温度测量仪的检测温度作为标定温度，同时读取所述温度传感器芯片的输出值。4.根据权利要求3所述的高精度温度测量方法，其特征在于，所述设定时间大于标准温度测量仪和温度传感器的热时间常数的最大值，当所述设定时间内连续若干次读取到的检测温度之间的温差满足设定值，则判定所述检测温度趋于一致。5.根据权利要求1所述的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：计算得到所述实际温度之后，判断所述实际温度与所述温度传感器芯片所在环境的标准温度之间的温差是否在设定误差范围之内；若是，则判定所述温度传感器芯片合格；若否，则返回步骤S1或者判定所述温度传感器芯片不合格。6.根据权利要求1至5任一项所述的高精度温度测量方法，其特征在于，所述采样数据包含：最大标定数组和最小标定数组，所述最大标定数组的标定温度接近所述温度传感器芯...
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