[发明专利]一种自动判断传感器的校准时间的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及测试设备中传感器的自校准和确定传感器校准时间的方法。

【背景技术】

目前各种自动测试设备中或多或少都用到了一些传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。其中多数测试设备中的传感器的测量值直接用来判决测试结果，对于传感器的精度和性能需要保持某种程度的稳定性。

一般按照计量标准要求，测试设备的关键器件包括传感器需要根据具体的使用情况进行校准，但没有一个统一的要求，要用户自己确定校准时间。校准时间主要取决于传感器本身精度和稳定度、设备要求精度误差范围等。校准时要将传感器从设备上拆下来，然后送交专业的校准机构进行校准。现在的这种操作方法存在以下缺陷：

1)无法正确进行校准的判决，确定什么时候应该送校。很多情况下，传感器的漂移和稳定度变化都会比较小，校准一次很长时间都可以满足测试的精度要求。但是使用过程中无法判断其精度的变化情况，如果按照设备的推荐周期简单的定期校准，不是时间过短就是周期过长，过短的话，既浪费资金，又会降低了测试设备的使用率，周期过长则会影响测量结果；

2)现在的测试设备集成度都比较高，每次校准都要把传感器拆下来送校，非专业人员操作很容易造成人为的损坏；

3)大多数的传感器需要进行精确的调整，校准一般在相对独立的环境进行的，校准完毕安装到设备上后，传感器信号经常受到设备自身电气信号的干扰，会造成一些单纯的传感器校准无法解决的误差；

4)按照使用经验确定校准时间，缺乏客观的数据依据，比如使用频度靠人工记录无法保证准确度，统计也不方便，传感器具体的精度误差无法方便的进行测量确认等等。

【发明内容】

本发明根据测试设备的校准要求，提出一种测试设备自动判断设备中传感器的校准时间的方法。通过监控传感器的稳定度状态，给出最佳的校准时间，同时也可以在一定范围内自动纠正传感器的精度误差，实现设备自校准，满足测试的要求，避免过度频繁的校准操作，提高设备的利用率，节省校准费用，避免设备频繁拆装加速设备老化，降低意外损伤的风险。

本发明首先提供一种对传感器进行在线自校准的方法。自校准的依据是传感器都有静态特性，即对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述，一般用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线。传感器的校准一般就对其特性曲线进行检定，使用标准输入确定其输出误差，并确定是否在预期的允差范围之内，得出标称值的偏差，从而调整测量器具或对示值加以修正，确保测量器给出的量值准确，实现溯源性。

根据上述传感器的特性和校准的原理，在测试设备中根据预先定义的特性曲线对传感器进行自校准，步骤如下：

1)在设备软件中预定义可以描述传感器特性曲线的代数方程；

2)在设备人中设置自校准的取样次数和采样点的标准值；

3)在传感器的工作范围内，按照第2步的设置，使用标准物质对传感器输入设定值，比如使用标准砝码对压力传感器施加标准的压力；

4)软件在每个采样点对传感器的输出进行采样并记录，并计算输出值和标准值的误差；

5)达到设置的采样次数以后，软件使用每次采样的标准值和输出值以及误差值，根据预定义的代数方程，生成传感器实际的特性曲线。具体的计算方法可以用最小二乘法生成拟合直线，也可以简单的用两组采样值确定一条拟合直线；

6)软件记录第5步所得到的拟合直线作为校准曲线，作为测试设备测试过程中的测量输出使用，完成传感器的自校准；

7)软件根据生成的校准曲线计算各个采样点标准值对应的输出值，并计算实际输出值和校准曲线的计算输出值的百分比误差，保存下来在确定校准时间时使用。

结合上述自校准的过程，本发明根据校准的相关要求，利用设备自校准产生的数据监控传感器的误差范围和变化，结合设备的精度和稳定度要求，给出一种确定传感器最佳的校准时间的方法。具体方法如下：

1)在设备中设置传感器百分比允差范围和自校准周期两个参数；

2)设备按照自校准周期进行自校准，软件自动记录各个采样点的误差；

3)由人工通过设备操作界面给软件下达确定校准时间指令；