专利名称：一种测温补偿方法及修正型高精度温度计的制作方法
技术领域：
本发明属温度检测技术领域，特别涉及一种测温补偿方法，同时还涉及一种修正型高精度温度计。
背景技术：
高精度温度计在国外已有应用，如楼宇空调热负荷计费系统等。国内尚处于应用的起步阶段，鉴于国内数学模型应用逐渐广泛，加上精细化控制生产要求，高精度温度计需求日益凸显。如高炉冷却壁冷却水温度检测是一个极好的应用样例过去仅对十几块串联而成的冷却壁系统进口、出口两端总管冷却水温进行检测，进水约32°C出水约40°C，通过测得的温度相减其温差约8°C上下。当导入高炉侵蚀模型，需要精细化检测每块冷却壁进口、出口支管温差，为避免进水温度高于出水这种不符合逻辑的坏值，要求温度测量仪表的测量误差必须足够的小，换言之温度计的精度要满足检测要求。以2500m3高炉炉缸约0. 42°C，风口带约0. 51°C，铜冷却壁燃烧带约1. 06°C，炉下身(软融带)约4. 95°C，炉中身(软融带、物料带)约1.14°C，炉上身(物料带)约0. 52°C。 其中最小的温度差为0. 42°C和0. 51°C，对其变化十分之一分辨率来看，初步要求温度计的精度在士0.05°C。其它在连铸漏钢预报、工业炉温度场管理方面情况大致相同。由于高炉周边环境差、温差测量信号小，现在普遍采用的测温技术及构成的测温系统精度、一致性和稳定性方面还不尽如人意。以Ptioo热电阻为例，其制造标准在o°c时 A等级产品允许误差为0. 15°C，100°C时允许误差为0. 35°C，线性推算冷却水工作温度在 40°C左右时，PtlOO热电阻的理论误差为0. 23°C上下，显然难于满足上述检测要求。各种常用类型温度计在100°C时检测精度统计表
权利要求
1.一种测温补偿方法，其特征在于包括以下步骤1)前期标定测试在标定实验环境状态下，在非标准化温度计的整个量程范围内，选择多点作为测试点进行测试，并读取非标准化温度计在此时的温度测量值tg，通过自学习对非标准化温度计测量值tg的特征描述识别；同时对照公布的国际温标真值T，根据竹= tg-T后得到非标准化温度计系统温度测量误差竹；2)修正温度计算在实测应用状态下，将算式竹=tg-T转换成T= tg-Yt ；将非标准化温度计工作实测值tg，以及步骤1)得到的温度测量误差竹写入，形成补偿非标准化温度测量误差算法；在考虑tg描述过程中的偏差后，有针对性地修正并得到非标准化温度计在温度为t°C时贴近于国际温标温度真值T的计算真值Tx。
2.根据权利要求1所述的一种测温补偿方法，其特征在于在步骤1)中，因变量竹与变量tg构成函数曲线关系，根据最小二乘法原理，通过找寻tg的二次或三次方阶Z、N、W以及S系数，确保非标准化温度计系统温度测量误差竹随温度测量值tg变化的拟合误差的平方和达到最小，获得竹的最佳拟合曲线，具体函数拟合表征为Yt = Z+Ntg+fftg2 或 Yt = Z+Ntg+fftg2+Stg3 ；在步骤 2)中，Tx = tg-(Z+Ntg+fftg2)或 iTx = tg-(Z+Ntg+fftg2+Stg3)。
3.根据权利要求1所述的一种测温补偿方法，其特征在于在步骤1)中，首先让温度计系统电阻值测量误差ft 趋于零，即ft 0或温度转换函数θ (Rtg)-T 0，找寻非标准化温度计输出电阻值Rtg转换成温度值tg的过程转换函数θ (Rtg)的二次方阶修正D、X、 H 系数，得到 T = θ (Rtg) = H+DRtg+XRtg2，即 T = H+DRtg+XRtg2 ；在步骤 2)中，Tx = H+DRtg+XRtg2。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种测温补偿方法，其特征在于所述前期标定计算是通过标定试验平台进行，所述标定试验平台包括测试加热温度调节器、温度控制器、数据读取存储装置、上位计算分析装置和密封测试容器；测试加热温度调节器，按设定步骤进行η步升、降温逻辑控制，并在升或降温前发出读取信号，触发数据读取存储装置同时记录所有温度计输出值，构成在热传导稳定情况下同步获取真值T与温度测量值tg或电阻测量值Rtg之间的关联数组；温度控制器，用于控制设置在密封测试容器内部的电加热器工作功率，以达到设定的温度值；数据读取存储装置，用于获取在同一设定温度下，由标准温度计提供的国际温标温度真值T以及由非标准温度计提供的温度测量值tg或电阻测量值Rtg，各值间根据排位关系形成数组，数据读取存储装置对数组进行存储并导出至上位计算分析装置；上位计算分析装置，实验完成后对数组数据进行分析，基于最小二乘法原理，自学习得出Z、N、W以及S或者D、X、H系数；密封测试容器，用于提供标准温度计与待标定的非标准温度计热传导稳定的测试环
5.根据权利要求4所述的一种测温补偿方法，其特征在于所述密封测试容器的外层保温，内部充填能起到热传导均衡的介质，所述电加热器包裹在梳流滤网罩中；目的是确保热流场分布均勻扩散。
6.根据权利要求5所述的一种测温补偿方法，其特征在于所述密封测试容器上设置有多个温度计安装孔，用于分别插入等深度的标准温度计和多支非标准温度计，输出信号送入测试加热温度调节器和数据读取存储装置。
7.修正型高精度温度计，其特征在于在非标准化温度计接线盒中增设一体化数字转换与修正器，包括温度信号检测模块、数字转换模块和补偿算法模块；该一体化数字转换与修正器通过读取非标准化温度计温度或电阻测量值，经前端的A/D转换模块，以数字信号方式送入后端补偿算法模块，所述后端补偿算法模块中嵌入有根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种测温补偿方法所得到的修正计算模型程序；非标准化温度值通过该修正运算模型进行处理后，最终输出结果都贴近于国际温标温度真值，再向外传输； 以上各项中，各符号的含义说明如下 T-公布的国际温标ITS-90的温度真值；Tx-非标准化温度计在温度为t°C时的计算真值，也是修正型高精度温度计运算模型的输出值；tg-非标准化温度计在温度为t°C时的“温度”测量结果值，也是修正型高精度温度计运算模型的输入值；Yt-非标准化温度计在温度为t V时的温度测量结果tg，与国际温标温度真值T之间的温度测量误差；Rtg-非标准化温度计在温度为t°C时的“电阻”测量结果值，也是修正型高精度温度计运算模型的输入值；Yr-非标准化温度计在温度为t°C时的电阻测量结果Rtg转换成相应温度值过程中，与国际温标温度真值T之间的温度误差；Z、N、W以及S-将非标准化温度计测量误差竹，描述成二次或三次方阶时的表征系数； H、D、X-将非标准化电阻测量结果值，修正转换成贴近于国际温标温度时的二次方阶表征系数。
全文摘要
本发明属温度检测技术领域，具体涉及一种测温补偿方法；该方法先对非标准化温度计进行标定测试，对照国际温标曲线通过自学习描述其误差特征；在实测应用当中，再通过转换算法补偿非标准化温度测量结果，从而得到高精度测量输出值；本发明还公开了一种修正型高精度温度计，在非标准化温度计接线盒中增设一体化数字转换与修正器，包括温度信号检测模块、数字转换模块和补偿算法模块，实现修正模型功能嵌入；从数字式解析传输、修正着手，双管齐下共同提升温度计测量精度；起到非标准化温度值通过修正后，输出结果都贴近于国际温标温度真值的效果。
文档编号G01K1/20GK102252770SQ201110111408
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者张帆, 彭燕华, 曾宪文, 熊兵, 罗颖, 胡狄辛 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司