专利名称：一种提高测量精度的系统标定方法
技术领域：
本发明属于铁路红外设备领域，涉及一种系统标定方法，特别是一种提高测 量精度的系统标定方法。
技术背景目前应用的列车轴温探测系统中，通常采用对探头进行标定，根据标定的误 差人工调整探头响应曲线的办法。即使探头响应曲线正确，如果列车轴温探测系统的信号处理电路和数据采集 部分存在误差，也会导致系统测温误差较大。在目前应用的列车轴温探测系统中， 通常采用对信号处理电路和数据采集电路的增益进行反馈电阻的调整(调整电位 计)以避免这部分误差的影响，步骤比较繁琐，而且对每种需调整的电路都要馈 入标准信号。中国专禾抻请号92225136.3，公开号2124173，公开曰为1992年12 月9日，名称为"铁路用红外线热轴探测器"中公开了釆用碲镉汞红外敏感元件 调制探头的列车轴温探测系统。红外轴温探测系统在计算轴温时，根据探头探测 列车轴箱时的输出电压值在探头响应曲线上求得轴箱温度。由于碲镉汞红外敏感 元件的性能不一致性较大，不同探头的探头响应曲线有很大差异，在更换探头后， 若釆用同样的探头响应曲线，探测系统测温误差较大。因此，在新安装或更换探 头后，需对每个探头的响应曲线进行人工调整，或将实验室测得的新安装或新换 探头的响应曲线存入计算程序，这个过程需要人工输入每个探头的响应曲线或更 换程序，而且如果探头响应曲线与新安装或新换探头不符，则导致探测系统存在 较大的测温误差。文献 一种新型红外热轴探测系统，铁道学报，2005， 27 (4)， 114-118， 指出用黑体进行系统标定，弥补探头不一致性，伹未公开具体计算方法。 发明 内 容本发明的目的是提供一种提高测量精度的系统标定方法，该方法通过对探头 响应曲线的校正，消除探头性能不一致和系统误差的影响，测温精度髙。本发明一种提髙测量精度的系统标定方法，包括下列步骤步骤1:探头探测一个一定距离外的可控温黑体，取得探测黑体的探头输出电压，并记录黑体的温度；步骤2:根据测得的探头输出电压和黑体温度，对探头响应曲线进行校正； 步骤3:探头探测被测对象，取得探测被测对象的探头输出电压； 步骤4:根据校正后的探头响应曲线线性差值计算被测对象的温度。 所述步骤1中可控温黑体距离探头lOOOmm，黑体温度设置为比环温高40。C。所述步骤2中对探头响应曲线进行校正是指在探头响应曲线上计算出对应 步骤1中黑体温度的点的电压值V，以V除以步骤1中的测得的探头输出电压 值，得到校正参数r，将原探头响应曲线上所有点纵坐标表示的电压值均除以参 数r，即得校正后的探头响应曲线。本发明一种提高测量精度的系统标定方法的优点在于(1) 本发明在探头安装或更换后，用黑体进行一次标定，经过计算机系统 计算，即可获得与该探头对应的探头响应曲线，消除了探头性能不一致和系统误 差对测温精度的影响。(2) 本发明在探头安装或更换后，不需要对每个探头的响应曲线进行人工 调整，也不需要人工输入每个探头的响应曲线或更换程序。(3) 本发明当探头性能或系统误差变化较大时，用黑体进行一次标定，经 过计算机系统计算，即可获得与该探头及系统当前性能对应的探头响应曲线，保 证了系统测温精度。
图1是本发明一种提高测量精度的系统标定方法示意图；图2是本发明一种提高测量精度的系统标定方法流程图；图3是本发明一种提高测量精度的系统标定方法的探头响应曲线示意图；图4是本发明一种提高测量精度的系统标定方法的HBDS-III型红外轴温探测系统探头1的釆用本方法前后的温度误差对比曲线；图5是本发明一种提高测量精度的系统标定方法的HBDS-III型红外轴温探测系统探头2的采用本方法前后的温度误差对比曲线。图中 1.调制探头 2.可控温黑体3.转角电机 4.被测对象5.采集控制计算机具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。一种提高测量精度的系统标定方法，本方法在安装或更换探头后，不需要人 工输入每个探头的响应曲线或更换程序，用黑体进行一次标定，经过计算机系统 计算，即可获得与该探头对应的探头响应曲线，消除了探头性能不一致及系统误 差对测温精度的影响。当探头性能或系统误差变化较大时，用黑体进行一次标定， 经过计算机系统计算，即可获得与该探头及系统当前性能对应的探头响应曲线， 保证了系统测温精度。如图1所示，调制探头1与采集控制计算机5相连接，釆集控制计算机5 通过转角电机3控制可控温黑体2，采集控制计算机5通过调制探头1探测可 控温黑体2，并将探测得到的数据进行分析计算。可控温黑体2距调制探头1 为lOOOmm，可控温黑体2温度设置为比周围环温高4CTC，釆集控制计算机5 分析完可控温黑体2后测量被测对象4。本发明一种提高测量精度的系统标定方法，如图2所示，包括下列步骤步骤一采集控制计算机5控制调制探头1探测可控温黑体2，将可控温黑 体2放置于距离调制探头1为lOOOmm的位置，对准调制探头1。可控温黑体 2的温度设置为比环温髙4CTC，采集控制计算机3记录调制探头1探测可控温 黑体2的输出电压K和黑体的温度T1Q步骤二如图3所示，采集控制计算机5根据测得的可控温黑体2的探头 输出电压Vi和对象温度原探头响应曲线沿探头输出电压坐标方向平移对探 头响应曲线进行平移校正根据对象温度^在原探头响应曲线上线性差值，即在原探头响应曲线所在 的坐标系中，用循环差值的方式判断横坐标为L的点在原探头响应曲线上哪两 个相邻的(t(n)，v(n))、 (t(n+l)，v(n+l))点之间，使得t(n)《T^t(n+l)，该点对应 的纵坐标即为经过差值计算所得的探头输出电压V2 ，即 /1 、+1)-+ v(")，其中l《n^N， N为探头响应曲线上的点的个数。以V2除以步骤一中的调制探头1输出电压V"得到校正参数r，将附图3 中的探头响应曲线1的对应纵坐标表示的电压值除以参数r，即得附图3中的校正后的探头响应曲线。步骤三采集控制计算机5控制调制探头1探测被测对象4，采集控制计算 机5记录调制探头1探测被测对象4的输出电压V。。步骤四根据步骤三中采集控制计算机5记录的探头探测被测对象4的输出电压V。，采集控制计算机5在附图3校正后的探头响应曲线上线性插值，即 在校正后的探头响应曲线上，用循环的方式判断纵坐标为V。的点在校正过的探 头响应曲线上哪两个相邻的(t(n),v(n))、 (t(n+l),v(n+l))点之间，对应的横坐标为 经过差值计算所得的被测对象 4的温度T。，即r。 = /。 ;、V("), 、 (,(" + " -"")) + "")，其中l《n《N。采用HBDS-m型红外轴温探测系统进行测试，如图4、图5所示，从图中 可看出，应用本方法的测温精度大大优于不应用本方法的测温精度。
权利要求
1、一种提高测量精度的系统标定方法，其特征在于，包括下列步骤步骤一探头探测一个一定距离外的可控温黑体，取得探测黑体的探头输出电压，并记录黑体的温度；步骤二根据测得的探头输出电压和黑体温度，对探头响应曲线进行校正；步骤三探头探测被测对象，取得探测被测对象的探头输出电压；步骤四根据校正后的探头响应曲线线性差值计算被测对象的温度。
2、 根据权利要求1所述的本发明一种提高测量精度的系统标定方法，其特征在于 所述步骤一中可控温黑体距离探头lOOOmm，黑体温度设置为比环温高4CTC。
3、 根据权利要求1所述的本发明一种提高测量精度的系统标定方法，其特征在于 所述步骤二中对探头响应曲线进行校正是指在探头响应曲线上计算出对应所述步骤 一中黑体温度的点的电压值V，以V除以所述步骤一中的测得的探头输出电压值， 得到校正参数r，将原探头响应曲线上所有点纵坐标表示的电压值均除以参数r，即 得校正后的探头响应曲线。
全文摘要
一种提高测量精度的系统标定方法，消除了探头性能不一致对测温精度影响，在安装或更换探头后，不需要人工输入每个探头的响应曲线或更换程序，用黑体进行一次标定，经过计算机系统计算，即可获得与该探头对应的探头响应曲线，消除了探头性能不一致对测温精度的影响。当探头性能变化较大时，用黑体进行一次标定，经过计算机系统计算，即可获得与该探头当前性能对应的探头响应曲线，保证了系统测温精度。
文档编号B61K9/04GK101229813SQ20071017861
公开日2008年7月30日 申请日期2007年12月3日 优先权日2007年12月3日
发明者农时猛, 南振会, 周立玮, 庆 孙, 歌 曲, 波 朱, 王新华 申请人:北京康拓红外技术有限公司