基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统，所述方法包括：确定超声波的收发时间间隔t计算公式；将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式对空气进行标定；计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0；结合t和t0的计算方法，确定六氟化硫的浓度X与t和t0的关系。本发明专利技术的方法通过一次性的温度标定，获取更为基础的系数常量，可用于不同温度、湿度、甚至六氟化硫气体浓度的计算，简化了常规六氟化硫标定中必不可少的温度和湿度补偿过程；简化了标定流程，提高了六氟化硫气体浓度测量的准确度。提高了六氟化硫气体浓度测量的准确度。提高了六氟化硫气体浓度测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统


[0001]本专利技术涉及气体浓度检测
，尤其涉及基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统。

技术介绍

[0002]基于超声波的六氟化硫传感器标定，一般需要在恒温恒湿条件下进行，即在排除温度和湿度对声速影响的前提下，根据超声波收发间隔时间与六氟化硫气体浓度的关系标定六氟化硫浓度系数。
[0003]上述相关方案存在的缺点或不足包括：首先，标定需要在恒温恒湿条件进行，对设备有一定要求，需要兼顾容器的气密性和保温保湿性能，增加了传感器标定的成本；其次，该方法标定得到的六氟化硫浓度系数仅在标定时的温湿度条件下适用，实际应用需要进一步修正，不够准确。
[0004]针对上述问题，提出本专利技术的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供基于超声波的六氟化硫传感器标定方法及系统，解决现有的标定方法成本高，准确度低的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，所述方法包括：
[0007]确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
[0008][0009]其中，t
S
是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，K
S
表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
[0010]对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到t
S
和将所述t
S
和所述存入所述传感器的MCU中；
[0011]测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
[0012][0013]其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
[0014][0015]其中，n
空
表示空气摩尔数，n
水
表示水蒸气摩尔数，M
空
表示空气分子质量，M
水
表示水蒸气分子质量；
[0016]根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
[0017][0018]其中，H
ABS
为绝对湿度；
[0019]假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为M
X
，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则M
X
的计算公式如下：
[0020][0021]其中，M
SF6
是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
[0022]结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，确定所述六氟化硫的浓度X与(t
‑
t
S
)2/(t0‑
t
S
)2的关系满足如下公式：
[0023][0024]根据所述MCU中储存的所述t
S
和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
[0025]在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
[0026]第二方面，本专利技术提供基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，所述系统包括：存储器，收发机，处理器；
[0027]存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：
[0028]确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：
[0029][0030]其中，t
S
是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，K
S
表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；
[0031]对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到t
S
和将所述t
S
和
所述存入所述传感器的MCU中；
[0032]测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：
[0033][0034]其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：
[0035][0036]其中，n
空
表示空气摩尔数，n
水
表示水蒸气摩尔数，M
空
表示空气分子质量，M
水
表示水蒸气分子质量；
[0037]根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：
[0038][0039]其中，H
ABS
为绝对湿度；
[0040]假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为M
X
，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则M
X
的计算公式如下：
[0041][0042]其中，M
SF6
是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；
[0043]结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，可以确定所述六氟化硫的浓度X与(t
‑
t
S
)2/(t0‑
t
S
)2的关系满足如下公式：
[0044][0045]根据所述MCU中储存的所述t
S
和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。
[0046]在一些实施例中，所述传感器为六氟化硫传感器。
[0047]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一所述的方法。
[0048]第四方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行前述任一项所述的方法。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，其特征在于，所述方法包括：确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：其中，t
S
是系统响应时间，d是超声波发生器和超声波接收器之间的间距，M是空气平均分子质量，p是空气压强，K
S
表示与空气定压比热和定容比热相关的常量，R为摩尔空气常数，T是空气绝对温度；对空气进行标定，将传感器放置于与空气相通的容器内，在所述传感器四周放置干燥剂，依据所述收发时间间隔t的计算公式，改变所述传感器所处环境的空气绝对温度T并记录与所述T对应的t值的变化，对t和取线性关系，分别得到t
S
和将所述t
S
和所述存入所述传感器的MCU中；测量所述六氟化硫浓度时，确定环境温度和湿度，在所述温度和所述湿度条件下，按以下公式计算不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0：其中，所述第一混合气体指空气和水蒸气，M0表示所述第一混合气体平均分子质量；M0可以采用如下公式计算：其中，n
空
表示空气摩尔数，n
水
表示水蒸气摩尔数，M
空
表示空气分子质量，M
水
表示水蒸气分子质量；根据1大气压下气体摩尔体积为以1000L气体为计算单位，则可以得到如下公式：其中，H
ABS
为绝对湿度；假设含有六氟化硫的第二混合空气的分子质量为M
X
，依据所述第一混合气体平均分子质量M0的计算公式，则M
X
的计算公式如下：其中，M
SF6
是六氟化硫分子质量，X是六氟化硫的浓度；结合所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0的公式，确定所述六氟化硫的浓度X与(t
‑
t
S
)2/(t0‑
t
S
)2的关系满足如下公式：
根据所述MCU中储存的所述t
S
和所述以及计算得到的所述超声波的收发时间间隔t和所述不含六氟化硫的第一混合气体的超声波收发时间间隔t0推算出所述六氟化硫的浓度X。2.根据权利要求1所述的基于超声波的六氟化硫传感器标定方法，其特征在于，所述传感器为六氟化硫传感器。3.基于超声波的六氟化硫传感器标定系统，其特征在于，所述系统包括：存储器，收发机，处理器；存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：确定超声波的收发时间间隔t，其中，t采用如下公式计算：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江林，费章君，朱俊强，张洒丁，操星，安欣睿，
申请(专利权)人：江苏征途技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：