本發(fā)明屬于溫度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)的處理方法。
背景技術(shù)：
：在工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，溫度參數(shù)的測(cè)量是普遍而重要的，常用的溫度傳感器按照傳感器材料及電子元件特性可分為熱電偶、熱敏電阻等，通過(guò)材料或元件感受溫度并轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào)。溫度傳感器的輸出一般為模擬量的電信號(hào)，需要通過(guò)變送裝置將其顯示為溫度數(shù)值。熱敏電阻的重要性質(zhì)之一就是電阻溫度系數(shù)，電阻溫度系數(shù)的定義是溫度變化導(dǎo)致的電阻隨之變化的相對(duì)速率，電阻溫度系數(shù)越大，熱敏電阻對(duì)溫度變化的反應(yīng)越靈敏。按照電阻溫度系數(shù)的不同性質(zhì)，熱敏電阻溫度傳感器還分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種類(lèi)型，正溫度系數(shù)是指在電阻隨溫度升高而升高，負(fù)溫度系數(shù)是指電阻隨溫度升高而降低。電阻溫度系數(shù)TCR的定義式為：式中，T為溫度；R(T)為熱敏電阻阻值，與溫度有關(guān)。目前常用的溫度傳感器是通過(guò)將傳感器分度表輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用插值的方法求出待測(cè)溫度。分度表是指?jìng)鞲衅鳒囟扰c相關(guān)電信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表格，也可以利用分度表來(lái)求出熱敏電阻的溫度系數(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的提供一種能夠提高溫度顯示精度的低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：一種低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)的處理方法，包括以下步驟：步驟一：根據(jù)已獲得的溫度傳感器分度表中電阻R及溫度數(shù)據(jù)T，冪函數(shù)對(duì)已獲得的電阻和溫度進(jìn)行變量代換，將變量代換后電阻和溫度記為R’和T’；步驟二：取變量代換后的數(shù)據(jù)R’和T’，利用最小二乘法擬合其函數(shù)關(guān)系，得到擬合的多項(xiàng)式R*(T′)；步驟三：根據(jù)步驟一二的結(jié)果，求出擬合相關(guān)系數(shù)r，其公式為式中，N為電阻溫度特性曲線(xiàn)中二維數(shù)據(jù)組的個(gè)數(shù),R′為電阻變換值的平均值；步驟四，判斷擬合相關(guān)系數(shù)r是否滿(mǎn)足熱敏電阻使用時(shí)的精度要求，若滿(mǎn)足，則步驟二中的多項(xiàng)式即可表示該電阻的溫度特性曲線(xiàn)；否則，調(diào)整或者重新擬合電阻變換值多項(xiàng)式R*(T′)，從步驟三開(kāi)始執(zhí)行。進(jìn)一步的，步驟一中變量代換的函數(shù)形式如下：式中，冪級(jí)n為一正實(shí)數(shù)。進(jìn)一步的，步驟二中選用的擬合多項(xiàng)式形式為式中，ai為擬合系數(shù)，m為多項(xiàng)式次數(shù)。進(jìn)一步的，步驟四中通過(guò)調(diào)整多項(xiàng)式的次數(shù)或者冪函數(shù)的冪級(jí)，以適應(yīng)曲線(xiàn)擬合的不同精度要求。進(jìn)一步的，r值越接近于1，則溫度特性曲線(xiàn)的顯函數(shù)表示方法精度越高。進(jìn)一步的，電阻溫度特性曲線(xiàn)的函數(shù)表達(dá)或者寫(xiě)成式中，ai、bi為擬合系數(shù)，m為多項(xiàng)式次數(shù)。進(jìn)一步的，將步驟四中確定的多項(xiàng)式進(jìn)行導(dǎo)數(shù)計(jì)算，確定電阻溫度系數(shù)TCR。進(jìn)一步的，利用步驟四中確定的多項(xiàng)式表示熱敏電阻阻值與其溫度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將熱敏電阻加工制成溫度傳感器后，利用多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到溫度數(shù)值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：1、基于最小二乘法的多項(xiàng)式擬合，能夠利用簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系表示熱敏電阻阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將溫度傳感器的輸出電信號(hào)迅速變送顯示為溫度數(shù)值，有利于工業(yè)計(jì)算機(jī)及其他測(cè)量控制設(shè)備的讀取與處理。2、取得了低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦郧€(xiàn)的顯函數(shù)表達(dá)式，可以通過(guò)微分計(jì)算的方法得到有效測(cè)溫區(qū)間內(nèi)任一溫度點(diǎn)時(shí)熱敏電阻的溫度系數(shù)解析表達(dá)式，與常用的查表、插值方法相比，解析表達(dá)式計(jì)算得出的溫度系數(shù)精度更高。3、將分度表所描述的溫度特性曲線(xiàn)利用顯函數(shù)表示，可以提高傳感器的輸出精度，真實(shí)地反映溫度變化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算，便于數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。附圖說(shuō)明圖1為基于最小二乘法的低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)處理方法流程圖；圖2為本實(shí)施例中提供的熱敏電阻溫度特性曲線(xiàn)；圖3為本實(shí)施例中經(jīng)過(guò)變量代換的電阻溫度特性曲線(xiàn)；圖4為本實(shí)施例中擬合得到的電阻溫度特性曲線(xiàn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的一種低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)的處理方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于,本發(fā)明提供的低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)處理方法，在進(jìn)行擬合之前，通過(guò)變量代換提高了擬合精度，該方法操作簡(jiǎn)便，保證了測(cè)溫元件電阻值與對(duì)應(yīng)溫度的線(xiàn)性度，進(jìn)而保障了測(cè)溫精度，并能夠獲得可靠的電阻溫度系數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低溫?zé)崦綦娮铚囟忍匦詳?shù)據(jù)的處理方法實(shí)現(xiàn)如圖1所示，步驟如下：(1)將某薄膜型熱敏電阻溫度特性數(shù)據(jù)以分度表的形式錄入計(jì)算機(jī)，如下表所示；電阻R/Ω溫度T/K21505.035315007.2465100012.024846535.282829265.430521695.4198143155.3876107215.958086275.375474325.0130(2)將上述數(shù)據(jù)在二維坐標(biāo)軸中繪制出來(lái)，如圖2所示；(3)進(jìn)行變量代換，令再次將上述數(shù)據(jù)作圖如圖3所示；(4)使用計(jì)算機(jī)軟件，利用最小二乘法原理，進(jìn)行4次多項(xiàng)式擬合，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到的擬合相關(guān)系數(shù)r為0.999984，滿(mǎn)足精度要求，因此可以根據(jù)變量代換關(guān)系的反函數(shù)，求出電阻溫度特性曲線(xiàn)的函數(shù)關(guān)系為：該擬合函數(shù)與原數(shù)據(jù)的關(guān)系見(jiàn)圖4，從圖中可見(jiàn)，利用擬合函數(shù)，可以避免在分度表上插值讀數(shù)所引起的誤差，可提高熱敏電阻處于某一阻值時(shí)所顯示溫度的精度，同時(shí)，電阻溫度曲線(xiàn)還可以表示為：此時(shí)可以方便地利用導(dǎo)數(shù)計(jì)算，求出該電阻的溫度系數(shù)TCR。以上的實(shí)施例說(shuō)明僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例說(shuō)明而做出其它種種等效的替換及修改。然而這些依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所作的種種等效替換及修改，屬于本發(fā)明的發(fā)明精神及由權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3