[发明专利]用于动态温度测量的时域校准方法

权利要求书

1.一种用于动态温度测量的时域校准方法，其特征在于，包括：

步骤1、用Laplace形式表示温度测量的各个数据，根据动态系统的表示模式，系统的输入量用a（s）表示，系统的输出量用b（s）表示，系统的传递函数用H（s）表示，系统的输入端误差量用的d1（s）表示，系统的输出端误差量用的d2（s）表示，系统误差为d3（s）；

步骤2、建立温度测量的误差公式并从中分析动态测量的误差数据；

步骤21、根据动态系统的表示形式，温度测量的误差公式进一步表示为：

b（s）=H（s）[a(s)+d1(s)]+d2(s)+d3(s) （1）

步骤22、由于误差本质的一致性，动态误差和静态误差都理解成测量值与真值之间的差异，但是由于动态误差中包含了随机性和动态性，所以需要与静态误差相区分之后进行具体的数据处理；

根据式（1），对公式进行变形之后得到:

b（s）=H（s）a(s)+[H(s)d1(s)+d2(s)+d3(s)] (2)

由于温度测量的瞬变温度的值较大，通常情况下，认为静态误差的数值相比之下忽略不计，所以只含有动态误差的系统输出值b1（s）直接表示成：

b1（s）=H（s）a(s) (3)

步骤23、根据传递函数建立模型得知：

H（s）=B（s）/A（s） （4）

其中，B（s）是系统输出总量的Laplace变换形式，A（s）系统输入总量的Laplace变换形式，由于H（s）的计算方式是温度测量模型在频域内的正弦输入信号的稳态响应，H（s）的计算方式直接丢失了对温度瞬态变化的计算，所以导致温度测量的数据丢失；为了不影响系统的直接测量，同时增加瞬态温度的测量数据，对A（s）的计算进行阶跃函数增加;

使用阶跃函数算法的前提是，保证温度误差是主要因为动态误差导致的，具体检测适应相频数据作依据，分析传感器对输入信号是否产生畸变，如果没有，则适用，否则方法不适用;

所述阶跃函数需要借助单位阶跃信号u1（t）结合温度测量的瞬变温度u2（t）进行计算；

所述动态温度测量包括：双电偶温度测量装置，所述双电偶温度测量装置包括：

能量供应单元、采样处理单元、数据处理单元和数据传输单元，其中，采样处理单元中还包括一种温度测量电路；

能量供应单元，主要分为供电电源和能量管理两个模块，通过能量管理模块对电源的电流进行控制，为整个装置的运行提供合理的能源支持，所述能量管理模块对所述供电电源的电量使用进行优化管理，实现最大可能性的经济化效应；

采样处理单元，通过设置温度测量电路对被测场进行温度的实时测量，并通过A/D转换模块对测量数据进行模电转换，从而完成采样工作，为后续数据处理提供数据；

数据处理单元，为了减小成本，主要使用功率较小的微处理器对数据进行初步数据，在总控制端的管理下，对所需数据进行必要的传输和存储工作；

数据传输单元，实现节点之间数据的无线传输和交换，主要通过射频、超声波或者光波这三种传输媒介；

温度测量电路，包括热电偶TC1、热电偶TC2、运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、集成芯片U4、集成芯片U5、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、MOS管M1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、蜂鸣器BUZ1、开关SW1和开关SW2，所述电感L1的一端与所述集成芯片U4的第一引脚连接，所述电感L1的另一端与所述集成芯片U4的第十三引脚连接，所述集成芯片U4的第二引脚与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与所述开关SW1的一端连接，所述集成芯片U4的第三引脚与所述集成芯片U4的第六引脚、所述集成芯片U4的第九引脚、所述集成芯片U4的第十一引脚均为断路，所述集成芯片U4的第四引脚与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端分别与所述集成芯片U4的第十二引脚、所述电阻R10的一端连接，所述集成芯片U4的第五引脚与电压信号VCC连接，所述集成芯片U4的第七引脚与所述开关SW2的一端连接，所述集成芯片U4的第八引脚与所述电感L2的一端连接，所述集成芯片U4的第十引脚与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述电感L2的另一端均接地，所述集成芯片U4的第十四引脚与所述热电偶TC1的负极连接，所述热电偶TC1的正极与所述运算放大器U1的第三引脚连接，所述运算放大器U1的第二引脚与所述电阻R3的一端连接，所述运算放大器U1的第四引脚与所述运算放大器U1的第七引脚均为断路，所述运算放大器U1的第六引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述集成芯片U5的第五引脚、所述MOS管M1的G极连接，所述集成芯片U5的第七引脚与所述电阻R10的另一端连接，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R4的一端、所述电容C1的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述MOS管M1的S极连接，所述电阻R2的一端与所述MOS管M1的D极连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器U2的第六引脚连接，所述运算放大器U2的第四引脚与所述运算放大器U2的第七引脚均为断路，所述运算放大器U2的第三引脚分别与所述电阻R5的一端、所述电阻R11的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述电容C2的一端、所述电阻R12的一端、所述热电偶TC2的负极连接，所述电容C2的另一端接地，所述热电偶TC2的正极与所述开关SW1的另一端连接，所述电阻R12的另一端与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端与所述三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极与所述电阻R11的另一端连接，所述三极管Q2的集电极与所述蜂鸣器BUZ1的一端连接，所述蜂鸣器BUZ1的另一端与所述开关SW2的另一端连接，所述运算放大器U2的第二引脚与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极分别与所述电感L4的一端、所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的基极分别与所述电感L3的一端、所述运算放大器U3的第二引脚连接，所述电感L4的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与所述电感L3的另一端连接，所述运算放大器U3的第四引脚和所述运算放大器U3的第七引脚均为断路，所述运算放大器U3的第六引脚与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与电压信号VOUT、所述集成芯片U5的第六引脚连接，所述运算放大器U3的第三引脚与所述集成芯片U5的第四引脚连接，所述集成芯片U5的第三引脚为断路，所述集成芯片U5的第二引脚与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述集成芯片U5的第一引脚连接，所述集成芯片U5的第八引脚与电压信号VCC连接；

所述热电偶TC1对被测场进行连续的实时温度测量，并将测量数据传递给所述集成芯片U4，通过与可闭支路上的所述热电偶TC2的测量数据进行比较，避免了丢失突变的温度数据，保证对动态温度的全面测量；

所述二极管D1是稳压二极管，通过与所述集成芯片U4连接，在稳定低压时保证高阻值特性，从而保护所述热电偶TC2的测量支路不因高压产生损坏；

所述MOS管M1通过连接所述热电偶TC1和所述热电偶TC2的温度测量支路，利用自身的电场反转特性，当二者的温度转换数据在安全范围内时，所述MOS管M1稳定在G极上积累正电荷，否则积累负电荷，从而更新温度实时测量数据；

所述集成芯片U4的型号是AD734，所述集成芯片U5的型号是AD584KA；

所述蜂鸣器BUZ1在所述三极管Q2的控制下，当电流达到工作点时，认为测量温度过高出现安全隐患，发出警报声。