【技术实现步骤摘要】
一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置
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[0001]本专利技术属于传感器设计与制备
，涉及一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置，既可以对测试系统误差进行实时校准，又能够对传感器自身漂移特性进行定期标定。
技术介绍
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[0002]海水温度是海洋的重要特性，是海洋水文测量中的最基础参数。目前即使是世界最高水平的海洋温度传感器在深海压力下也会出现性能漂移，影响测量的准确度，从而不能正确反映深海下海洋的温度变化。影响温度传感器测量准确度有两个方面，一是测量系统带来的系统误差。再好的测试系统，在不同的测试环境中进行长时间测试时，其本身会出现不同程度的随机误差，这种误差可能是受外界电磁场干扰，可能是系统自发热或老化引起，这种由测试系统造成的误差我们称之为系统误差。除系统误差外，恶劣的应用环境，如高压环境，周边温度场的变化等会使得温度测量传感探头出现应力，导致温度
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电阻曲线偏离出厂时的校准值。该偏差的日积月累则导致温度传感器性能的测量误差，影响测量的准确度。通常，温度传感器需要定期被送回到校准实验室进行校准。但是由于校准的高成本和时间，影响到使用效率和使用成本，致使很多温度传感器得不到及时的校准。另外，在使用中温度传感探头及控制电路中元器件的老化也会导致性能的漂移。因此对于布防在极端环境下、野外及生产线上的温度传感器，则难于被送回到实验室进行定期校验。因此，有必要专利技术一种具备温度原位在线实时测量与定期校准的传感器装置，既能够消除系统误差，又能够消除传感器自身误差，来满足以上应用的需求。>[0003]目前，在温度计量领域，通常使用水三相点瓶在固液气三相平衡时所呈现出的水三相点温坪(0.01℃)和镓点瓶在三相平衡点所呈现出的温坪(29.7666℃)作为对标准铂电阻进行温度标定的两个固定点温度，然后使用插值法或外推法进行曲线拟合，获得温度和电阻关系的曲线。然后再用这只标准铂电阻温度传感器去校准其他温度传感器。从国家级计量院到省级和市级计量院，再到工厂的实验室，每传递一级，精确度损失1/3。这种大型装置和校准过程操作复杂，校准过程时间长、花费高，不利于实时校准和自我校准。在专利ZL202010840448.X一种原位自校准式温度传感装置中，利用微型水三相点瓶和镓三相点瓶的集成装置对测试温度探头进行标定，实现了温度的实时校准和准确测量。但是由于水三相点瓶和镓三相点瓶需要对温度探头进行实时的校准，会使得电路功耗变大，不利于节能。因此，本专利利用一个低温漂高精度标准电阻对测温探头进行实时校准，然后利用水三相点瓶和镓三相点瓶进行对温度探头的定期标定，实现了温度传感器的双重校准，降低了功耗，从而使温度测试更加准确。
技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计实施一种可以对温度测量传感器进行原位系统校准和自身校准的传感装置，特别是一种原位实时校准定期标定的温度传
感器，用于恶劣环境下的温度测量与传感技术场合。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术涉及的一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置的主体结构由低温漂高精度标准电阻、性能一致的温度传感器、微型水三相点瓶、微型镓三相点瓶、1xN电开关、控制与校准电路模块、通讯电路模块、电源模块和水密耐压壳体通过集成为一体结构的传感装置，实现对系统误差的实时校正，以及环境温度的实时测量与实时校准，保障对环境温度的长期准确与稳定测量。具备原位实时校准与定期标定功能的温度传感器，能够消除由于产品老化或外界影响产生的性能漂移导致的测量误差，在温度测量与检测各行各业有着广泛的应用。
[0006]本专利技术涉及的一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置的主体结构包括：封装壳体、电源模块、控制与校准电路模块、通讯电路模块、1xN电控开关、导线、微型水三相点瓶、微型镓三相点瓶、微型水温度校准传感探头、微型镓温度校准传感探头、集成式微型水三相点瓶装置、集成式微型镓三相点瓶装置、温度测量传感探头、标准电阻探头、第一制冷器、第二制冷器、第一密封塞、第二密封塞、第一传导线、第二传导线、第一酒精、第二酒精、第一外壳体、第二外壳体；各部件电信息连通式组合固定装置于具有防水密封功效的封装壳体中，构成一体式传感器结构；温度测量传感探头设置在封装壳体的外端处，其他所有部件均安装于封装壳体的内部，形成原位实时校准定期标定的温度传感器装置。
[0007]本专利技术所述的封装壳体的材料采用金属材料、高分子材料、陶瓷材料、塑料、无机材料或有机材料，能够实现耐压与水密闭封装的功能；置于封装壳体外部的温度测量传感探头和置于封装壳体内部的标准电阻探头通过引出的导线相连于封装壳体的内部，电源模块、控制与校准电路模块、通讯电路模块、1xN电控开关通过导线电路依次电信息连通后集成于封装壳体内；温度测量传感探头分别与微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头电信息连通，三者作为成品在出厂时经过挑选比对，温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头的各项性能完全为对应一致的三个传感探头，以配合实现温度的测量和校准；标准电阻探头分别与温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头电信息连通，标准电阻探头为精挑细选后的高精度低温漂标准电阻，标准电阻探头不受应力影响，与温度测量传感探头同时接受来自测量系统的电信号。
[0008]本专利技术所述的电源模块能够为整个系统提供平稳的直流或交流电源；通讯电路模块将测得的温度数据通过无线或有线方式传输到外部服务器，其中，无线方式包括蓝牙、zigbee、wifi、GPS、北斗的通讯方式或能够遥控传输数据的方式，有线方式包括通过金属导线或光纤传输数据；控制与校准电路模块是核心控制电路原件，能够实现标准电阻探头对温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头的测量数据进行比对和校准，以实现对系统误差的校准，并通过算法将测量得到的电阻数据转换成温度数据。
[0009]本专利技术所述的集成式微型水三相点瓶装置、集成式微型镓三相点瓶装置均具有制冷和控温功能；微型水三相点瓶和微型镓三相点瓶整体均呈圆柱状，其材料包括金属材料、石英或高分子材料；集成式微型水三相点瓶装置的外部制冷系统对微型水三相点瓶进行加热或制冷及保持温坪；集成式微型镓三相点瓶装置的外部制冷系统对微型镓三相点瓶进行加热或制冷及保持温坪。
[0010]本专利技术所述的1xN电控开关按照时间先后顺序分别切换到标准电阻探头和温度测量传感探头并同时进行测量；切换到集成式微型水三相点瓶装置中的微型水温度校准传感探头或切换到集成式微型镓三相点瓶装置中的微型镓温度校准传感探头，此时N为2；或根据不同的应用，能够单独使用集成式微型水三相点瓶装置或同时使用微型水三相点瓶与微型镓三相点瓶，此时N为3；在深海领域使用的封装壳体是耐压的水气密封装结构，能够使封装壳体内部的各元器件不受外部压力和环境影响。
[0011]本专利技术所述的集成式微型水三相点瓶装置包括微型水三相点瓶、微型水温度校准传感探头、第一制冷器、第一密封塞和第一传导线；微型水三相点瓶安装在集成式本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于：主体结构包括：封装壳体、电源模块、控制与校准电路模块、通讯电路模块、1xN电控开关、导线、微型水三相点瓶、微型镓三相点瓶、微型水温度校准传感探头、微型镓温度校准传感探头、集成式微型水三相点瓶装置、集成式微型镓三相点瓶装置、温度测量传感探头、标准电阻探头、第一制冷器、第二制冷器、第一密封塞、第二密封塞、第一传导线、第二传导线、第一酒精、第二酒精、第一外壳体、第二外壳体；各部件电信息连通式组合固定装置于具有防水密封功效的封装壳体中，构成一体式传感器结构；温度测量传感探头设置在封装壳体的外端处，其他所有部件均安装于封装壳体的内部，形成原位实时校准定期标定的温度传感器装置。2.根据权利要求1所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述的封装壳体的材料采用金属材料、高分子材料、陶瓷材料、塑料、无机材料或有机材料，能够实现耐压与水密闭封装的功能；置于封装壳体外部的温度测量传感探头和置于封装壳体内部的标准电阻探头通过引出的导线相连于封装壳体的内部，电源模块、控制与校准电路模块、通讯电路模块、1xN电控开关通过导线电路依次电信息连通后集成于封装壳体内；温度测量传感探头分别与微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头电信息连通，温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头的各项性能完全为对应一致的三个传感探头，以配合实现温度的测量和校准；标准电阻探头分别与温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头电信息连通，标准电阻探头为高精度低温漂标准电阻，标准电阻探头不受应力影响，与温度测量传感探头同时接受来自测量系统的电信号。3.根据权利要求2所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述的电源模块能够为整个系统提供平稳的直流或交流电源；通讯电路模块将测得的温度数据通过无线或有线方式传输到外部服务器，其中，无线方式包括蓝牙、zigbee、wifi、GPS、北斗的通讯方式或能够遥控传输数据的方式，有线方式包括通过金属导线或光纤传输数据；控制与校准电路模块是核心控制电路原件，能够实现标准电阻探头对温度测量传感探头、微型水温度校准传感探头和微型镓温度校准传感探头的测量数据进行比对和校准，以实现对系统误差的校准，并通过算法将测量得到的电阻数据转换成温度数据。4.根据权利要求3所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述的集成式微型水三相点瓶装置、集成式微型镓三相点瓶装置均具有制冷和控温功能；微型水三相点瓶和微型镓三相点瓶整体均呈圆柱状，其材料包括金属材料、石英或高分子材料；集成式微型水三相点瓶装置的外部制冷系统对微型水三相点瓶进行加热或制冷及保持温坪；集成式微型镓三相点瓶装置的外部制冷系统对微型镓三相点瓶进行加热或制冷及保持温坪。5.根据权利要求4所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述的1xN电控开关按照时间先后顺序分别切换到标准电阻探头和温度测量传感探头并同时进行测量；切换到集成式微型水三相点瓶装置中的微型水温度校准传感探头或切换到集成式微型镓三相点瓶装置中的微型镓温度校准传感探头，此时N为2；或根据不同的应用，能够单独使用集成式微型水三相点瓶装置或同时使用微型水三相点瓶与微型镓三相点瓶，此时N为3；在深海领域使用的封装壳体是耐压的水气密封装结构。6.根据权利要求5所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述
的集成式微型水三相点瓶装置包括微型水三相点瓶、微型水温度校准传感探头、第一制冷器、第一密封塞和第一传导线；微型水三相点瓶安装在集成式微型水三相点瓶装置最外层的第一制冷器内部，微型水温度校准传感探头安装在微型水三相点瓶内部；微型水三相点瓶外层第一外壳体构成的凹槽内密封结构装有第一酒精，用于传递三相点温坪的温度；微型水温度校准传感探头安置在第一酒精内；微型水温度校准传感探头的一端与第一传导线的一端连接，第一传导线的另一端与1xN电控开关连接；微型水三相点瓶的第一外壳体内部装有密封在真空度661Pa下的高纯水，第一外壳体一端上部安装第一密封塞；第一制冷器对微型水三相点瓶进行加热或制冷及保持温坪，由第一制冷器提供冷源并保持在冰点附近以复现水三相点温度0.01℃。7.根据权利要求6所述的原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其特征在于，所述的集成式微型镓三相点瓶装置的使用与上述集成式微型水三相点瓶装置使用相同；集成式微型镓三相点瓶装置包括微型镓三相点瓶、微型镓温度校准传感探头、第二制冷器、第二密封塞和第二传导线；微型镓三相点瓶安装在集成式微型镓三相点瓶装置最外层的第二制冷器内部，微型镓温度校准传感探头安装在微型镓三相点瓶内部；微型镓三相点瓶外层第二外壳体构成的凹槽内密封结构装有第二酒精，用于传递三相点温坪的温度；微型镓温度校准传感探头设置在第二酒精内，微型镓温度校准传感探头；微型镓温度校准传感探头的一端与第二传导线的一端连接，第二传...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴锜，刘海玲，岳超超，黄沙华，杨博，高莉媛，
申请(专利权)人：德州尧鼎光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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