[發明專利]一種基于FPGA的溫度傳感器動態測試方法

在審

• 申請號: 201710918000.3
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107748021A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 翁潤瀅;孫斌;趙玉曉
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及溫度傳感器的動態參數測試領域，具體涉及一種基于FPGA的溫度傳感器動態測試方法。

背景技術

溫度傳感器在人類的工業生產和日常生活中，應用的越來越普遍，所扮演的角色也越來越不可或缺，比如工業煉鋼爐中的溫度的監控，這就需要使用溫度傳感器來檢測了。如果不能準確地，迅速地檢測鋼爐的溫度，可能會產生巨大的經濟利益損失，嚴重地可能危及工人的生命。但是由于許多傳感器由于其熱容量與熱阻的存在，當其所處的環境溫度發生突變時，傳感器的輸出并不會產生階躍性的變化，而是近似地發生指數式的變化，這就是溫度傳感器的動態特性。現在修正溫度傳感器的動態特性主要有如下這幾種方法：神經網絡修正法，模擬修正法，數字修正法。但是想要使用以上方法，則必須首先知道其傳感器的時間常數。但是現在的測試溫度傳感器的動態特性的方法存在著實時性的不足，準確性差的缺點，而且每次檢測的傳感器只能是1件，或者多件同一類的傳感器，這樣效率就變得極低。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足之處，本發明提供一種基于FPGA的溫度傳感器動態測試方法。該發明在很大程度上改善了低效率和低實時性的問題，能同時檢測多個不同種類的溫度傳感器的動態特性，按照寫好的檢測程序和軟件提示操作，實現同時檢測多路溫度傳感器，可以針對所連接的溫度傳感器的不同類型分別設置采樣頻率，對操作人員的技術能力要求低，且可以準確地記錄各個傳感器的溫度數據，通過計算機軟件集成的識別算法直接計算出相應傳感器的動態參數，用于修正其動態誤差。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種基于FPGA的溫度傳感器動態測試方法，該方法的系統主要包括FPGA采集控制模塊、多路采樣信號模塊、計算機、恒溫油槽（箱）、油槽（箱）控制器。首先油槽（箱）控制器與計算機通過RS232相連，計算機通過發送命令給油槽（箱）控制器來控制油槽（箱）的溫度，用以創造測試溫度傳感器動態特性的環境。

進一步地，所述所用的采集控制模塊使用labview的FPGA編譯模式，使其具有高可靠性與高實時性，減小因采集信號的不確定性而產生的誤差。且在FPGA程序中使用“流水線”法處理數據，這樣就將模塊下溢的風險減小到最小。

進一步地，所述計算機與控制器通過以太網相連接，使用網絡流的方式進行發送命令與數據，計算機通過網絡流發送端發送命令，控制器接收命令以后，自動進行相應的操作，然后通過網絡流發送端把采集到的溫度數據發送給計算機，計算機通過網絡流接收端接收。

進一步地，使用在計算機上集成的識別算法根據從采集控制器上接收到的多路溫度數據，直接計算出相應的溫度傳感器的動態參數。

本發明的有益效果在于：多路不同種類的溫度傳感器的動態參數可以同時測試，大大提高了工作效率；基于網絡流的方法把多路溫度數據傳輸到電腦上，對操作人員的技術能力要求低；使用計算機上已經編寫的labview程序來控制所有的步驟，降低了人為誤差的引入。

附圖說明

圖1為本發明的全局整體系統架構圖。

圖2為本發明的各模塊連接圖。

圖3為本發明的運行流程圖。

圖4為本發明的溫度采集模塊與油槽（箱）的連接圖。

圖5為本發明在一次階躍響應的實驗中采集3路溫度數據。1為熱電偶的階躍響應，2為熱敏電阻，3為鉑電阻。

圖中，采集控制模塊1、多路采集信號模塊2、計算機3、恒溫油槽（箱）4、油槽（箱）控制模塊5。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行更加詳細的說明。

圖1說明本發明整體系統架構，一種基于FPGA的溫度傳感器動態測試方法，包括: FPGA采集控制模塊1、多路數據采集模塊2、計算機3、恒溫油槽（箱）4、油槽（箱）控制模塊5；

恒溫油槽（箱）可以根據用戶現有的情況使用，比如使用CJTH-300A，創造相對精準的可變溫度的環境，用于測試溫度傳感器的動態特性；

所述的多路溫度傳感器可以根據用戶測試的需要自行決定，連接方式為，一端連接到多路數據采集模塊2上，探頭的敏感部分則直接浸入到油槽（箱）中；

所述的計算機可以是一臺安裝了labview的個人電腦，使用自行編寫的labview程序即可控制采集控制模塊1和油槽（箱）控制器5；