一种浊度传感器的标定处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器技术和水质监测技术领域，特别涉及一种浊度传感器的标定处 理方法。
【背景技术】
[0002] 浊度是水体光学性质的一种特征参数，反映了水体的洁净程度和卫生状况，它不 但是衡量水质良好程度的重要指标之一，也是考核水处理效果的重要依据。浊度传感器是 水体浊度在线检测的有效工具，在使用之前需要进行标定，以确保浊度传感器的检测精度。
[0003] 浊度传感器标定的含义是确定传感器的感测信号值(光电转换电压值)与输出的 浊度值之间的对应关系，从而对浊度传感器赋予浊度分度值。通常，对浊度传感器进行标定 的方法是:分别使用多种不同浊度的标定液对浊度传感器进行多点标定，在使用每种标定 液对浊度传感器进行一个浊度感测信号值与浊度值对应关系的标定过程中，需要将标定液 浊度值录入至浊度传感器，并通过人工操作，根据标定操作人员的经验进行定时静置，然后 控制浊度传感器读取定时静置后的浊度感测信号值，浊度传感器的微处理器便记录此时的 浊度感测信号值与所录入的标定液浊度值之间的标定对应关系，作为一组点值标定结果； 在完成多种不同浊度的标定液对浊度传感器的多点标定后，由浊度传感器的微控制器根据 设定的拟合程序，对得到的多组点值标定结果进行多点线性拟合，进而确定其浊度感测信 号与浊度值的对应关系曲线，完成标定。
[0004] 然而，在浊度传感器的标定过程中，光电转换电压读数存在不停波动情况。一方 面，由于标定液体的摇匀、倒取和传感器的插入等动作，会使标定液体内部产生气泡，因此 在初期需要静置标定液体，以便消除标定液体中的气泡;这段初期时间内传感器的光电转 换电压读数会持续的出现明显波动下降的趋势。另一方面，在标定液体消泡过后，由于被测 液体中的悬浮颗粒存在布朗运动和缓慢聚合、沉降等的综合运动，因此即使标定液体气泡 已经消除，在后期浊度传感器的光电转换电压读数仍然会因为标定液体内悬浮颗粒开始沉 降而出现连续波动;特别是在使用较高浊度值的标定液时，在后期悬浮颗粒沉降更加显著， 此时光电转换电压读数波动情况容易呈现下降趋势。在标定液消泡、沉降的这两个时间段 之间，有一个标定液的浊度相对稳定的时间段，这个时间段能够最佳地反映标定液的真实 浊度情况，是读取光电转换电压(感测信号值)的较佳时机，以得到较为准确的浊度感测信 号值与所录入的标定液浊度值之间的标定对应关系，从而更好地确保浊度传感器标定准 确，保证浊度传感器具备良好的测量准确度。因此，如何从连续波动的光电转换电压读数 中，判定气泡消除完成，并进行及时数据读取，是浊度传感器标定过程需要解决的工程问 题。但是，传统的标定处理方式中，往往都是根据标定操作人员的经验进行定时静置，然后 直接读数，容易因为人为估算定时静置时间错误而容易造成消泡时间过短或过长，造成消 泡不完全或者标定液开始沉降的情况，错过标定的最佳时间段，从而影响浊度传感器的测 量准确度。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种浊度传感器的标定 处理方法，用以通过浊度传感器的微控制器控制完成其标定过程中浊度感测信号值与所录 入的标定液浊度值之间标定对应关系的确定操作，且更好地确保标定的准确性，从而避免 标定过程对人为估计定时静置时间的依赖，解决现有技术中浊度传感器的标定准确性容易 受到人为操作因素的限制而影响其测量准确度的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的一个技术手段是：
[0007] 一种浊度传感器的标定处理方法，用于在通过标定液对浊度传感器进行标定的过 程中，由浊度传感器的微控制器获取录入至浊度传感器的标定液浊度值，并指执行标定处 理，确定浊度感测信号值与所录入的标定液浊度值之间的标定对应关系；
[0008] 所述浊度传感器的微控制器执行标定处理的具体方式为，微控制器按照预设定的 采样频率^进行浊度感测信号值的采样，并按照预设定的单位时间周期时长To,以单位时间 周期作为间隔，对采样的浊度感测信号值加以计算和判断，确定浊度感测信号值与所录入 的标定液浊度值之间的标定对应关系;微控制器执行标定处理的流程具体包括如下步骤：
[0009] 1)在池度传感器启动标定操作时，令单位时间周期计数t = l，且开始执行单位时 间周期的计时；
[0010] 2)在计时至当前的第t个单位时间周期结束时，根据当前的第t个单位时间周期内 采样得到的各个浊度感测信号值，计算当前的第t个单位时间周期的感测信号平均值
[0011] 3)判断当前单位时间周期计数t的值是否达到预设定的最小采样周期数η;若t 2 n，执行步骤4);若t〈n，则执行步骤7);
[0012] 4)计算当前最近η个单位时间周期的感测信号平均值的方差值Var:
[0013]
[0014] 其中，巧表示当前最近η个单位时间周期中第i个单位时间周期的感测信号平均 值，i e {t-n+1，t-n+2，…，t};旯表示当前最近η个单位时间周期的感测信号平均值的平均 值，即：
[0015]
[0016] 5)计算当前最近η个单位时间周期的感测信号平均值的离散率Rn:
[0017]
[0018] 6)判断当前最近η个单位时间周期的感测信号平均值的离散率匕是否小于预设定 的离散稳定性阈值出若1〈!1，则执行步骤8);否则，执行步骤7);
[0019] 7)单位时间周期计数t自加1，然后跳转至步骤2);
[0020] 8)将当前最近η个单位时间周期的感测信号平均值的平均值$判定为所录入的标 定液浊度值所对应的浊度感测信号值，确定浊度感测信号值与所录入的标定液浊度值之间 的标定对应关系。
[0021] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为一种可选择方案，所述步骤2)中，根据当 前的第t个单位时间周期内采样得到的各个浊度感测信号值，计算当前的第t个单位时间周 期的感测信号平均值R的具体方式为：
[0022]
[0023] 其中，m表示当前的第t个单位时间周期内采样浊度感测信号值的总次数，^表示 当前的第t个单位时间周期内第j次采样的浊度感测信号值，_]_Ε{1，2，···，πι}。
[0024] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为另一种可选择方案，所述步骤2)中，根据 当前的第t个单位时间周期内采样得到的各个浊度感测信号值，计算当前的第t个单位时间 周期的感测信号平均值^的具体方式为:首先根据预先设定的淘汰比例阈值Θ，从当前的第 t个单位时间周期内采样的m个浊度感测信号值中，丢弃由大至小排列的靠前的个和 靠后的个浊度感测信号值;然后，对剩余的个浊度感测信号值取平均值， 得到当前的第t个单位时间周期的感测信号平均值其中，表示对m · Θ的计算结果 向上取整，Βφ「m _ 6^的值为满足m · M「m · $ < m _ 6* + .1的整数值。
[0025] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为优选方案，所述淘汰比例阈值Θ的取值范 围为0.1~0.3。
[0026] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为优选方案，所述采样频率匕的取值范围 为10~200Hz。
[0027] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为优选方案，所述单位时间周期时长To的 10 取值满足％ A j，且To小于或等于2秒。
[0028] 上述浊度传感器的标定处理方法中，作为优选方案，所述最小采样周期数η的取值 范围为30~200。
[0029