專利名稱：一種測溫補償方法及修正型高精度溫度計的制作方法
技術領域：
本發明屬溫度檢測技術領域，特別涉及一種測溫補償方法，同時還涉及一種修正型高精度溫度計。
背景技術：
高精度溫度計在國外已有應用，如樓宇空調熱負荷計費系統等。國內尚處于應用的起步階段，鑒于國內數學模型應用逐漸廣泛，加上精細化控制生產要求，高精度溫度計需求日益凸顯。如高爐冷卻壁冷卻水溫度檢測是一個極好的應用樣例過去僅對十幾塊串聯而成的冷卻壁系統進口、出口兩端總管冷卻水溫進行檢測，進水約32°C出水約40°C，通過測得的溫度相減其溫差約8°C上下。當導入高爐侵蝕模型，需要精細化檢測每塊冷卻壁進口、出口支管溫差，為避免進水溫度高于出水這種不符合邏輯的壞值，要求溫度測量儀表的測量誤差必須足夠的小，換言之溫度計的精度要滿足檢測要求。以2500m3高爐爐缸約0. 42°C，風口帶約0. 51°C，銅冷卻壁燃燒帶約1. 06°C，爐下身(軟融帶)約4. 95°C，爐中身(軟融帶、物料帶)約1.14°C，爐上身(物料帶)約0. 52°C。 其中最小的溫度差為0. 42°C和0. 51°C，對其變化十分之一分辨率來看，初步要求溫度計的精度在士0.05°C。其它在連鑄漏鋼預報、工業爐溫度場管理方面情況大致相同。由于高爐周邊環境差、溫差測量信號小，現在普遍采用的測溫技術及構成的測溫系統精度、一致性和穩定性方面還不盡如人意。以Ptioo熱電阻為例，其制造標準在o°c時 A等級產品允許誤差為0. 15°C，100°C時允許誤差為0. 35°C，線性推算冷卻水工作溫度在 40°C左右時，PtlOO熱電阻的理論誤差為0. 23°C上下，顯然難于滿足上述檢測要求。各種常用類型溫度計在100°C時檢測精度統計表
權利要求
1.一種測溫補償方法，其特征在于包括以下步驟1)前期標定測試在標定實驗環境狀態下，在非標準化溫度計的整個量程范圍內，選擇多點作為測試點進行測試，并讀取非標準化溫度計在此時的溫度測量值tg，通過自學習對非標準化溫度計測量值tg的特征描述識別；同時對照公布的國際溫標真值T，根據竹= tg-T后得到非標準化溫度計系統溫度測量誤差竹；2)修正溫度計算在實測應用狀態下，將算式竹=tg-T轉換成T= tg-Yt ；將非標準化溫度計工作實測值tg，以及步驟1)得到的溫度測量誤差竹寫入，形成補償非標準化溫度測量誤差算法；在考慮tg描述過程中的偏差后，有針對性地修正并得到非標準化溫度計在溫度為t°C時貼近于國際溫標溫度真值T的計算真值Tx。
2.根據權利要求1所述的一種測溫補償方法，其特征在于在步驟1)中，因變量竹與變量tg構成函數曲線關系，根據最小二乘法原理，通過找尋tg的二次或三次方階Z、N、W以及S系數，確保非標準化溫度計系統溫度測量誤差竹隨溫度測量值tg變化的擬合誤差的平方和達到最小，獲得竹的最佳擬合曲線，具體函數擬合表征為Yt = Z+Ntg+fftg2 或 Yt = Z+Ntg+fftg2+Stg3 ；在步驟 2)中，Tx = tg-(Z+Ntg+fftg2)或 iTx = tg-(Z+Ntg+fftg2+Stg3)。
3.根據權利要求1所述的一種測溫補償方法，其特征在于在步驟1)中，首先讓溫度計系統電阻值測量誤差ft 趨于零，即ft 0或溫度轉換函數θ (Rtg)-T 0，找尋非標準化溫度計輸出電阻值Rtg轉換成溫度值tg的過程轉換函數θ (Rtg)的二次方階修正D、X、 H 系數，得到 T = θ (Rtg) = H+DRtg+XRtg2，即 T = H+DRtg+XRtg2 ；在步驟 2)中，Tx = H+DRtg+XRtg2。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種測溫補償方法，其特征在于所述前期標定計算是通過標定試驗平臺進行，所述標定試驗平臺包括測試加熱溫度調節器、溫度控制器、數據讀取存儲裝置、上位計算分析裝置和密封測試容器；測試加熱溫度調節器，按設定步驟進行η步升、降溫邏輯控制，并在升或降溫前發出讀取信號，觸發數據讀取存儲裝置同時記錄所有溫度計輸出值，構成在熱傳導穩定情況下同步獲取真值T與溫度測量值tg或電阻測量值Rtg之間的關聯數組；溫度控制器，用于控制設置在密封測試容器內部的電加熱器工作功率，以達到設定的溫度值；數據讀取存儲裝置，用于獲取在同一設定溫度下，由標準溫度計提供的國際溫標溫度真值T以及由非標準溫度計提供的溫度測量值tg或電阻測量值Rtg，各值間根據排位關系形成數組，數據讀取存儲裝置對數組進行存儲并導出至上位計算分析裝置；上位計算分析裝置，實驗完成后對數組數據進行分析，基于最小二乘法原理，自學習得出Z、N、W以及S或者D、X、H系數；密封測試容器，用于提供標準溫度計與待標定的非標準溫度計熱傳導穩定的測試環
5.根據權利要求4所述的一種測溫補償方法，其特征在于所述密封測試容器的外層保溫，內部充填能起到熱傳導均衡的介質，所述電加熱器包裹在梳流濾網罩中；目的是確保熱流場分布均勻擴散。
6.根據權利要求5所述的一種測溫補償方法，其特征在于所述密封測試容器上設置有多個溫度計安裝孔，用于分別插入等深度的標準溫度計和多支非標準溫度計，輸出信號送入測試加熱溫度調節器和數據讀取存儲裝置。
7.修正型高精度溫度計，其特征在于在非標準化溫度計接線盒中增設一體化數字轉換與修正器，包括溫度信號檢測模塊、數字轉換模塊和補償算法模塊；該一體化數字轉換與修正器通過讀取非標準化溫度計溫度或電阻測量值，經前端的A/D轉換模塊，以數字信號方式送入后端補償算法模塊，所述后端補償算法模塊中嵌入有根據權利要求1至6任一權利要求所述的一種測溫補償方法所得到的修正計算模型程序；非標準化溫度值通過該修正運算模型進行處理后，最終輸出結果都貼近于國際溫標溫度真值，再向外傳輸； 以上各項中，各符號的含義說明如下 T-公布的國際溫標ITS-90的溫度真值；Tx-非標準化溫度計在溫度為t°C時的計算真值，也是修正型高精度溫度計運算模型的輸出值；tg-非標準化溫度計在溫度為t°C時的“溫度”測量結果值，也是修正型高精度溫度計運算模型的輸入值；Yt-非標準化溫度計在溫度為t V時的溫度測量結果tg，與國際溫標溫度真值T之間的溫度測量誤差；Rtg-非標準化溫度計在溫度為t°C時的“電阻”測量結果值，也是修正型高精度溫度計運算模型的輸入值；Yr-非標準化溫度計在溫度為t°C時的電阻測量結果Rtg轉換成相應溫度值過程中，與國際溫標溫度真值T之間的溫度誤差；Z、N、W以及S-將非標準化溫度計測量誤差竹，描述成二次或三次方階時的表征系數； H、D、X-將非標準化電阻測量結果值，修正轉換成貼近于國際溫標溫度時的二次方階表征系數。
全文摘要
本發明屬溫度檢測技術領域，具體涉及一種測溫補償方法；該方法先對非標準化溫度計進行標定測試，對照國際溫標曲線通過自學習描述其誤差特征；在實測應用當中，再通過轉換算法補償非標準化溫度測量結果，從而得到高精度測量輸出值；本發明還公開了一種修正型高精度溫度計，在非標準化溫度計接線盒中增設一體化數字轉換與修正器，包括溫度信號檢測模塊、數字轉換模塊和補償算法模塊，實現修正模型功能嵌入；從數字式解析傳輸、修正著手，雙管齊下共同提升溫度計測量精度；起到非標準化溫度值通過修正后，輸出結果都貼近于國際溫標溫度真值的效果。
文檔編號G01K1/20GK102252770SQ201110111408
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者張帆, 彭燕華, 曾憲文, 熊兵, 羅穎, 胡狄辛 申請人:中冶賽迪工程技術股份有限公司