[發明專利]一種數字溫度補償系統及方法

有效

• 申請號: 201110461036.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102519666A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陳洪敏;李仙麗
• 申請（專利權）人: 中國燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01L19/04
• 分類號: G01L19/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種數字溫度補償系統，所述溫度補償系統由恒流源[1]、壓力傳感模塊[3]、壓力信號放大器[5]、溫度信號放大器[8]、多路復用開關[9]、A/D轉換模塊[6]和處理器[7]組成，其特征在于，壓力傳感模塊[3]由壓力傳感器[2]和溫度補償電阻[4]組成，所述溫度補償電阻[4]連接于壓力傳感器[2]的激勵端；恒流源[1]兩端加載于壓力傳感模塊[3]的激勵端，所述溫度信號放大器[8]連接于壓力傳感模塊[3]的激勵端，壓力信號放大器[5]連接于壓力傳感模塊[3]的信號輸出端，所述壓力信號放大器[5]及溫度信號放大器[8]經過多路復用開關[9]連接于A/D轉換模塊[6]，A/D轉換模塊[6]連接于處理器[7]；

恒流源[1]為壓力傳感器[2]提供激勵電流，溫度補償電阻[2]對壓力傳感器[2]進行溫度補償，壓力傳感模塊[3]檢測壓力和溫度信號并轉化為電壓信號，壓力信號放大器[5]和溫度信號放大器[8]將壓力、溫度信號放大，A/D轉換模塊[6]將模擬信號轉化為數字信號送入處理器[7]中，處理器[7]對信號進行處理。

2.根據權利要求1所述的一種數字溫度補償系統，其特征在于，所述恒流源[1]由基準電壓源[10]、OP400芯片[11]組成。

3.一種數字溫度補償方法，利用到權力要求1或2所述的一種數字溫度補償系統，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：系統的標定：同時建立標定值數據表及標定二進制值數據表：

建立標定值數據表：

(1)確定標定溫度的范圍T₀～T_n，T_n為標定溫度點，溫度間隔ΔT，T_n＝T₀+ΔT*(n-1)，溫度范圍的確定需要結合數字溫度補償系統的耐溫性及使用環境，優選的是-20～60℃，溫度間隔ΔT根據系統的分辨率和精度要求確定，優選的是1℃≤ΔT≤10℃；

(2)確定標定壓力范圍P₀～P_m，P_m為標定壓力點，壓力間隔ΔP，P_m＝P₀+ΔP*(n-1)，壓力范圍的確定根據所選壓力傳感器的量程確定，壓力間隔ΔP根據系統精度要求確定；

(3)建立標定值數據表：

T₀T₁T₂T₃T_iT_nP₀P₀P₀P₀P₀P₀P₁P₁P₁P₁P₁P₁P₂P₂P₂P₂P₂P₂P_j………………P_j……P_mP_mP_mP_mP_mP_m

建立標定二進制值數據表：

根據實際采集得到的溫度的標定二進制值TC_n及壓力的標定二進制值PC_n·m建立標定二進制值數據表

TC₀TC₁TC₂TC₃TC_iTC_nPC_0·0PC_1·0PC_2·0PC_3·0……PC_n·0PC_0·1PC_1·1PC_2·1PC_3·1……PC_n·1PC_0·2PC_1·2PC_2·2PC_3·2……PC_n·2PC_0·j………………PC_i·j……PC_0·mPC_1·mPC_2·mPC_3·m……PC_n·m

其中，TC_n是標定溫度點T_n對應的溫度二進制值，PC_n·m為標定溫度點T_n下的標定壓力點P_m對應的壓力二進制值；

步驟二：系統溫度標定結果的存儲：

將標定值數據表及標定二進制值數據表存儲到數字溫度補償系統的處理器[7]內部的FLASH存儲器中；

步驟三：測量溫度的補償：

系統測量得到測量溫度二進制值TC及測量壓力二進制值PC，對應的測量溫度及測量壓力分別為T、P；

(1)當TC是標定溫度點時，也即在標定二進制值數據表中存在TC_i點等于TC，則T_i即為T，查標定二進制值數據表：

若標定二進制值數據表中有PC_i·j等于PC，則P即為標定值數據表中的P_j；

若標定二進制值數據表中沒有PC_i·j等于PC，則查找與PC數值最接近的兩個值，PC_i·k及PC_i·(k+1)，且PC_i·k≤PC≤PC_i·(k+1)，PC_i·k及PC_i·(k+1)對應在標定值數據表的標定壓力點分別為P_k和P_(k+1)，則利用公式(1)計算P：

P=1PCi·(k+1)-PCi·k[(PC-PCi·k)P(k+1)-(PC-PCi·(k+1)Pk)].........(1)]]>

若PC數值超出標定二進制值數據表，則如果PC小于標定二進制值數據表中的最小值，則該最小值對應在標定值數據表上的壓力值即為P，如果PC大于標定二進制值數據表中的最大值，則該最大值對應在標定值數據表上的壓力值即為P；

(2)當TC不是標定溫度點時，也即在標定二進制值數據表中不存在TC_i點等于TC；則查找與TC數值最接近的兩個值，TC_k及TC_(k+1)，且TC_k≤TC≤TC_(k+1)

根據公式(1)，計算出PC在TC_k溫度下的P_l和PC在TC_(k+1)溫度下的P_(l+1)，則

P=1TC(l+1)-TCl[(TC-TCl)P(l+1)-(TC-TC(1+1))P1].........(2)]]>

(3)當TC數值超出標定二進制值數據表，則如果TC小于標定二進制值數據表中的最小值，則該最小值對應在標定值數據表上的溫度值即為T，如果TC大于標定二進制值數據表中的最大值，則該最大值對應在標定值數據表上的壓力值即為T，則利用公式(1)算出P。