[發(fā)明專利]一種原位實時校準定期標定的溫度傳感器裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211344598.7
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115638903A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳锜;劉海玲;岳超超;黃沙華;楊博;高莉媛
• 申請（專利權(quán)）人: 德州堯鼎光電科技有限公司
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00;G01K1/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 趙園坤

本發(fā)明屬于傳感器設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種原位實時校準定期標定的溫度傳感器裝置，其主體結(jié)構(gòu)包括標準電阻探頭，三個性能完全一致的溫度傳感探頭，其中一個作為測試傳感探頭，另兩個作為校準探頭，以及微型水三相點瓶、微型鎵三相點瓶、1xN電開關(guān)、控制與校準電路模塊、通訊電路模塊、電源模塊和水密耐壓殼體集成為一體結(jié)構(gòu)的傳感裝置；利用標準電阻探頭的低溫漂特性對系統(tǒng)誤差進行實時校準，利用水三相點瓶和鎵三相點瓶及溫度控制系統(tǒng)，消除由于產(chǎn)品老化或外界環(huán)境影響產(chǎn)生的性能漂移導(dǎo)致的測量誤差；所述裝置設(shè)計原理科學(xué)可靠，電路布局合理，結(jié)構(gòu)簡單，電學(xué)性能穩(wěn)定，應(yīng)用場合廣泛，使用壽命長，檢測校定準確，使用范圍廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于傳感器設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種原位實時校準定期標定的溫度傳感器裝置，既可以對測試系統(tǒng)誤差進行實時校準，又能夠?qū)鞲衅髯陨砥铺匦赃M行定期標定。

背景技術(shù)：

海水溫度是海洋的重要特性，是海洋水文測量中的最基礎(chǔ)參數(shù)。目前即使是世界最高水平的海洋溫度傳感器在深海壓力下也會出現(xiàn)性能漂移，影響測量的準確度，從而不能正確反映深海下海洋的溫度變化。影響溫度傳感器測量準確度有兩個方面，一是測量系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)誤差。再好的測試系統(tǒng)，在不同的測試環(huán)境中進行長時間測試時，其本身會出現(xiàn)不同程度的隨機誤差，這種誤差可能是受外界電磁場干擾，可能是系統(tǒng)自發(fā)熱或老化引起，這種由測試系統(tǒng)造成的誤差我們稱之為系統(tǒng)誤差。除系統(tǒng)誤差外，惡劣的應(yīng)用環(huán)境，如高壓環(huán)境，周邊溫度場的變化等會使得溫度測量傳感探頭出現(xiàn)應(yīng)力，導(dǎo)致溫度-電阻曲線偏離出廠時的校準值。該偏差的日積月累則導(dǎo)致溫度傳感器性能的測量誤差，影響測量的準確度。通常，溫度傳感器需要定期被送回到校準實驗室進行校準。但是由于校準的高成本和時間，影響到使用效率和使用成本，致使很多溫度傳感器得不到及時的校準。另外，在使用中溫度傳感探頭及控制電路中元器件的老化也會導(dǎo)致性能的漂移。因此對于布防在極端環(huán)境下、野外及生產(chǎn)線上的溫度傳感器，則難于被送回到實驗室進行定期校驗。因此，有必要發(fā)明一種具備溫度原位在線實時測量與定期校準的傳感器裝置，既能夠消除系統(tǒng)誤差，又能夠消除傳感器自身誤差，來滿足以上應(yīng)用的需求。

目前，在溫度計量領(lǐng)域，通常使用水三相點瓶在固液氣三相平衡時所呈現(xiàn)出的水三相點溫坪(0.01℃)和鎵點瓶在三相平衡點所呈現(xiàn)出的溫坪(29.7666℃)作為對標準鉑電阻進行溫度標定的兩個固定點溫度，然后使用插值法或外推法進行曲線擬合，獲得溫度和電阻關(guān)系的曲線。然后再用這只標準鉑電阻溫度傳感器去校準其他溫度傳感器。從國家級計量院到省級和市級計量院，再到工廠的實驗室，每傳遞一級，精確度損失1/3。這種大型裝置和校準過程操作復(fù)雜，校準過程時間長、花費高，不利于實時校準和自我校準。在專利ZL202010840448.X一種原位自校準式溫度傳感裝置中，利用微型水三相點瓶和鎵三相點瓶的集成裝置對測試溫度探頭進行標定，實現(xiàn)了溫度的實時校準和準確測量。但是由于水三相點瓶和鎵三相點瓶需要對溫度探頭進行實時的校準，會使得電路功耗變大，不利于節(jié)能。因此，本專利利用一個低溫漂高精度標準電阻對測溫探頭進行實時校準，然后利用水三相點瓶和鎵三相點瓶進行對溫度探頭的定期標定，實現(xiàn)了溫度傳感器的雙重校準，降低了功耗，從而使溫度測試更加準確。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，設(shè)計實施一種可以對溫度測量傳感器進行原位系統(tǒng)校準和自身校準的傳感裝置，特別是一種原位實時校準定期標定的溫度傳感器，用于惡劣環(huán)境下的溫度測量與傳感技術(shù)場合。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的一種原位實時校準定期標定的溫度傳感器裝置的主體結(jié)構(gòu)由低溫漂高精度標準電阻、性能一致的溫度傳感器、微型水三相點瓶、微型鎵三相點瓶、1xN電開關(guān)、控制與校準電路模塊、通訊電路模塊、電源模塊和水密耐壓殼體通過集成為一體結(jié)構(gòu)的傳感裝置，實現(xiàn)對系統(tǒng)誤差的實時校正，以及環(huán)境溫度的實時測量與實時校準，保障對環(huán)境溫度的長期準確與穩(wěn)定測量。具備原位實時校準與定期標定功能的溫度傳感器，能夠消除由于產(chǎn)品老化或外界影響產(chǎn)生的性能漂移導(dǎo)致的測量誤差，在溫度測量與檢測各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。