[发明专利]一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置

说明书

本发明属于传感器设计与制备技术领域，涉及一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置，其主体结构包括标准电阻探头，三个性能完全一致的温度传感探头，其中一个作为测试传感探头，另两个作为校准探头，以及微型水三相点瓶、微型镓三相点瓶、1xN电开关、控制与校准电路模块、通讯电路模块、电源模块和水密耐压壳体集成为一体结构的传感装置；利用标准电阻探头的低温漂特性对系统误差进行实时校准，利用水三相点瓶和镓三相点瓶及温度控制系统，消除由于产品老化或外界环境影响产生的性能漂移导致的测量误差；所述装置设计原理科学可靠，电路布局合理，结构简单，电学性能稳定，应用场合广泛，使用寿命长，检测校定准确，使用范围广泛。

技术领域：

本发明属于传感器设计与制备技术领域，涉及一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置，既可以对测试系统误差进行实时校准，又能够对传感器自身漂移特性进行定期标定。

背景技术：

海水温度是海洋的重要特性，是海洋水文测量中的最基础参数。目前即使是世界最高水平的海洋温度传感器在深海压力下也会出现性能漂移，影响测量的准确度，从而不能正确反映深海下海洋的温度变化。影响温度传感器测量准确度有两个方面，一是测量系统带来的系统误差。再好的测试系统，在不同的测试环境中进行长时间测试时，其本身会出现不同程度的随机误差，这种误差可能是受外界电磁场干扰，可能是系统自发热或老化引起，这种由测试系统造成的误差我们称之为系统误差。除系统误差外，恶劣的应用环境，如高压环境，周边温度场的变化等会使得温度测量传感探头出现应力，导致温度-电阻曲线偏离出厂时的校准值。该偏差的日积月累则导致温度传感器性能的测量误差，影响测量的准确度。通常，温度传感器需要定期被送回到校准实验室进行校准。但是由于校准的高成本和时间，影响到使用效率和使用成本，致使很多温度传感器得不到及时的校准。另外，在使用中温度传感探头及控制电路中元器件的老化也会导致性能的漂移。因此对于布防在极端环境下、野外及生产线上的温度传感器，则难于被送回到实验室进行定期校验。因此，有必要发明一种具备温度原位在线实时测量与定期校准的传感器装置，既能够消除系统误差，又能够消除传感器自身误差，来满足以上应用的需求。

目前，在温度计量领域，通常使用水三相点瓶在固液气三相平衡时所呈现出的水三相点温坪(0.01℃)和镓点瓶在三相平衡点所呈现出的温坪(29.7666℃)作为对标准铂电阻进行温度标定的两个固定点温度，然后使用插值法或外推法进行曲线拟合，获得温度和电阻关系的曲线。然后再用这只标准铂电阻温度传感器去校准其他温度传感器。从国家级计量院到省级和市级计量院，再到工厂的实验室，每传递一级，精确度损失1/3。这种大型装置和校准过程操作复杂，校准过程时间长、花费高，不利于实时校准和自我校准。在专利ZL202010840448.X一种原位自校准式温度传感装置中，利用微型水三相点瓶和镓三相点瓶的集成装置对测试温度探头进行标定，实现了温度的实时校准和准确测量。但是由于水三相点瓶和镓三相点瓶需要对温度探头进行实时的校准，会使得电路功耗变大，不利于节能。因此，本专利利用一个低温漂高精度标准电阻对测温探头进行实时校准，然后利用水三相点瓶和镓三相点瓶进行对温度探头的定期标定，实现了温度传感器的双重校准，降低了功耗，从而使温度测试更加准确。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计实施一种可以对温度测量传感器进行原位系统校准和自身校准的传感装置，特别是一种原位实时校准定期标定的温度传感器，用于恶劣环境下的温度测量与传感技术场合。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种原位实时校准定期标定的温度传感器装置的主体结构由低温漂高精度标准电阻、性能一致的温度传感器、微型水三相点瓶、微型镓三相点瓶、1xN电开关、控制与校准电路模块、通讯电路模块、电源模块和水密耐压壳体通过集成为一体结构的传感装置，实现对系统误差的实时校正，以及环境温度的实时测量与实时校准，保障对环境温度的长期准确与稳定测量。具备原位实时校准与定期标定功能的温度传感器，能够消除由于产品老化或外界影响产生的性能漂移导致的测量误差，在温度测量与检测各行各业有着广泛的应用。