一种二次仪表校准方法技术

本发明专利技术公开了一种二次仪表校准方法，涉及二次仪表校准技术领域，包括系统初始化与自检；进行自动化多点校准；实时反馈并进行自适应校准；实时监测环境因素并记录数据，根据环境因素的变化自动调整校准参数；系统自动分析所有校准数据，基于数据分析的结果，系统自动优化校准算法和参数；系统自动生成校准报告，包括校准参数

【技术实现步骤摘要】
一种二次仪表校准方法


[0001]本专利技术涉及二次仪表校准
，特别是一种二次仪表校准方法
。

技术介绍

[0002]在面临工业领域中电导率表校准过程中的多种挑战，如手动校准的高误差率
、
环境变化对测量的影响
、
大量校准数据的处理难题，以及多个校准步骤的系统集成问题等，本技术方案应运而生，旨在通过实现一个自动化
、
高精度
、
并能够自我适应环境变化的电导率表校准系统，以提高校准精度
、
优化效率
、
增强系统可靠性和易用性，同时保证系统的可扩展性，从而满足工业领域对电导率表严格的校准需求
。

技术实现思路

[0003]鉴于上述现有的二次仪表校准方法中存在的问题，提出了本专利技术
。
[0004]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种可以实现一个高效
、
精准
、
可靠的电导率表校准系统的方法
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：系统初始化与自检；进行自动化多点校准；实时反馈并进行自适应校准；实时监测环境因素并记录数据，根据环境因素的变化自动调整校准参数；系统自动分析所有校准数据，基于数据分析的结果，系统自动优化校准算法和参数；所述基于数据分析的结果，系统自动优化校准算法和参数包括，系统定期提取所有历史校准记录数据，包含校准时间
、
探头编号
、
校准参数
(a,b,c)、
校准环境温度
T
以及校准误差
Er
，并对数据进行预处理，剔除误差
Er
大于阈值的异常点，统一数据格式；利用线性回归分析每个校准参数与误差之间的线性关系：其中，
k1,k2,k3为参数系数，
b
为截距；计算每个参数的
p
值，如果
p
值小于
p
的阈值，则认为该参数与误差有显著线性相关；对所有参数的
p
值进行排序，选择
p
值最小的前
N
个参数，作为关键参数；利用
PCA
主成分分析提取主要成分：对校准参数矩阵
a、b、c
进行
PCA
主成分分析；选择贡献率前
M
个主成分，作为综合特征；构建新的回归模型：
Er=k1PC1+k2PC2+...+k
M
PC
M
+b
其中
PC1,PC2,...,PC
M
为前
M
个主成分；对每个主成分的
p
值进行判断，选择
p
值最小的前
K
个主成分作为最终关键参数；如果线性回归所有
p
值都大于阈值，则采用非线性回归分析；如果主成分贡献率之和小于
Z
，则采用进一步的主成分分析进行计算；所述
Z
的确定过程为：采集大量历史校准数据，包含各关键参数和校准误差；在数据集上多次进行
PCA
主成分分析，记录每次主成分的个数及其贡献率；评估不同主成分贡献率阈值下模型的误差检测效果：遍历设置不同阈值；使用对应主成分数量建模，观察误差检测结果，计算误差检测率和误报率指标，并绘制贡献率阈值与误差检测效果关系曲线；在综合考虑误差检测率提升程度和模型复杂度的前提下，选择曲线转折点附近的贡献率的平均值作为阈值；系统自动生成校准报告，包括校准参数
、
校准结果和环境因素数据
。
[0006]作为本专利技术所述二次仪表校准方法的一种优选方案，其中：所述系统初始化与自检包括，
S1.1、
打开系统电源开关，等待系统进行启动自检；
S1.2、
系统自动检查各模块硬件，包括测温探头
、
信号采集模块
、
温控模块以及显示屏；
S1.3、
系统读取内部配置参数，加载校准程序和图形界面；
S1.4、
初始化连接各测温探头，检查探头响应；
S1.5、
加载标准内部参考电阻，利用电源电压和参考电阻生成稳定的标准电压源；
S1.6、
连接标准温度热源至测温探头，等待温度稳定；
S1.7、
系统采集各探头的输出信号，在图形界面显示实时读数；
S1.8、
比较探头读数与标准热源温度的偏差，若偏差超过限制，则进行调整；
S1.9、
重复
S1.4~S1.8
步骤，直至各探头读数准确，系统自检通过；
S1.10、
保存校准参数，完成系统初始化与自检
。
[0007]作为本专利技术所述二次仪表校准方法的一种优选方案，其中：所述进行自动化多点校准包括，系统读取被检测温仪表的量程范围和分辨率参数；根据量程范围，系统自动选择多个温度点作为校准点；系统在图形界面上显示选择的校准点，并保存为校准策略；在每个校准点上，系统进行多次测量并记录温度计读数和被检测温仪表读数；系统自动分析两者读数的偏差，计算测量误差；在图形界面上显示每个校准点的测量误差，并与允许误差范围进行比较；如果某个校准点的测量误差超出允许误差范围，则系统给出警告，标记该超出允许误差范围的校准点为需要调整修正的校准点；用户根据提示对需要调整修正的校准点进行校准调整；调整后重新进行自动校准，直至所有校准点误差满足要求
。
[0008]作为本专利技术所述二次仪表校准方法的一种优选方案，其中：所述实时反馈并进行自适应校准包括，系统持续监测被检测温仪表的温度测量值；在预设的时间间隔内，系统提取监测值进行分析；系统判断监测值与参考温度计读数的偏差是否超过预设允许误差范围：如果所有监测值的偏差都在允许范围内，则系统不启动自适应校准；如果有任意一个监测值偏差超出允许范围，则系统判断该偏差超出允许范围的监测值所对应的校准点连续超差次数是否达到次数阈值；当超差次数超过次数阈值时，系统自动启动自适应校准：系统控制数字电位器调整测温电路中的检测电路参考电压；调整后再次确认读数是否在允许误差范围内；若超差次数未超过次数阈值时，系统首先对超差的监测值所对应的校准点进行校验，排除传感器故障；检查超差的监测值所对应的校准点附近环境是否有异常变化，根据历史统计规律分析该超差的监测值所对应的校准点的当前超差是否符合；如果超差为偶发事件，则记录异常校准点但暂不进行校准调整，继续监测确保超差不会持续发生；如果确认超差非偶发，并会持续影响读数，则缩短监测周期加强观测；当连续超差次数接近但未达到阈值时，进行预警，提醒操作人员关注，同时针对该超差的监测值所对应的校准点进行环境影响评估，检查是否存在被忽略的环境误差源；如果经评估该超差的监测值所对应的校准点读数波动正常，则维持原校准参数不变，待积累更多超差次数后再考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二次仪表校准方法，其特征在于：包括，系统初始化与自检；进行自动化多点校准；实时反馈并进行自适应校准；实时监测环境因素并记录数据，根据环境因素的变化自动调整校准参数；系统自动分析所有校准数据，基于数据分析的结果，系统自动优化校准算法和参数；所述基于数据分析的结果，系统自动优化校准算法和参数包括，系统定期提取所有历史校准记录数据，包含校准时间
、
探头编号
、
校准参数
、
校准环境温度
T
以及校准误差
Er
，并对数据进行预处理，剔除误差
Er
大于阈值的异常点，统一数据格式；利用线性回归分析每个校准参数与误差之间的线性关系：其中，
k1,k2,k3为参数系数，
b
为截距，
a、b
和
c
为校准参数矩阵；计算每个参数的
p
值，如果
p
值小于
p
的阈值，则认为该参数与误差有显著线性相关；对所有参数的
p
值进行排序，选择
p
值最小的前
N
个参数，作为关键参数；利用
PCA
主成分分析提取主要成分：对校准参数矩阵
a、b、c
进行
PCA
主成分分析；选择贡献率前
M
个主成分，作为综合特征；构建新的回归模型：
Er=k1PC1+k2PC2+...+k
M
PC
M
+b
其中
PC1,PC2,...,PC
M
为前
M
个主成分；对每个主成分的
p
值进行判断，选择
p
值最小的前
K
个主成分作为最终关键参数；如果线性回归所有
p
值都大于阈值，则采用非线性回归分析；如果主成分贡献率之和小于
Z
，则采用进一步的主成分分析进行计算；所述
Z
的确定过程为：采集历史校准数据，包含各关键参数和校准误差；在数据集上多次进行
PCA
主成分分析，记录每次主成分的个数及其贡献率；评估不同主成分贡献率阈值下模型的误差检测效果：遍历设置不同阈值；使用对应主成分数量建模，观察误差检测结果，计算误差检测率和误报率指标，并绘制贡献率阈值与误差检测效果关系曲线；在综合考虑误差检测率提升程度和模型复杂度的前提下，选择曲线转折点附近的贡献率的平均值作为阈值；系统自动生成校准报告，包括校准参数
、
校准结果和环境因素数据
。2.
如权利要求1所述的二次仪表校准方法，其特征在于：所述系统初始化与自检包括，
S1.1、
打开系统电源开关，等待系统进行启动自检；
S1.2、
系统自动检查各模块硬件，包括测温探头
、
信号采集模块
、
温控模块以及显示屏；
S1.3、
系统读取内部配置参数，加载校准程序和图形界面；
S1.4、
初始化连接各测温探头，检查探头响应；
S1.5、
加载标准内部参考电阻，利用电源电压和参考电阻生成稳定的标准电压源；
S1.6、
连接标准温度热源至测温探头，等待温度稳定；
S1.7、
系统采集各探头的输出信号，在图形界面显示实时读数；
S1.8、
比较探头读数与标准热源温度的偏差，若偏差超过限制，则进行调整；
S1.9、
重复
S1.4~S1.8
步骤，直至各探头读数准确，系统自检通过；
S1.10、
保存校准参数，完成系统初始化与自检
。3.
如权利要求2所述的二次仪表校准方法，其特征在于：所述进行自动化多点校准包
括，系统读取被检测温仪表的量程范围和分辨率参数；根据量程范围，系统自动选择多个温度点作为校准点；系统在图形界面上显示选择的校准点，并保存为校准策略；在每个校准点上，系统进行多次测量并记录温度计读数和被检测温仪表读数；系统自动分析两者读数的偏差，计算测量误差；在图形界面上显示每个校准点的测量误差，并与允许误差范围进行比较；如果某个校准点的测量误差超出允许误差范围，则系统给出警告，标记该超出允许误差范围的校准点为需要调整修正的校准点；用户根据提示对需要调整修正的校准点进行校准调整；调整后重新进行自动校准，直至所有校准点误差满足要求
。4.
如权利要求3所述的二次仪表校准方法，其特征在于：所述实时反馈并进行自适应校准包括，系统持续监测被检测温仪表的温度测量值；在预设的时间间隔内，系统提取监测值进行分析；系统判断监测值与参考温度计读数的偏差是否超过预设允许误差范围：如果所有监测值的偏差都在允许范围内，则系统不启动自适应校准；如果有任意一个监测值偏差超出允许范围，则系统判断该偏差超出允许范围的监测值所对应的校准点的连续超差次数是否达到次...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，史去非，李晨，吴健，王颖，赵霞，孙晨，王媛媛，张玉律，裴明赞，
申请(专利权)人：北京市计量检测科学研究院，
类型：发明
国别省市：