温度补偿设备及方法

技术领域

本申请涉及气体传感器技术领域，特别是涉及一种温度补偿设备及方法。

背景技术

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，随着气体传感器技术的不断成熟，气体传感器不断地被运用于各种气体检测场景中。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的气体传感器，存在数据精度易受温度影响的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高气体传感器数据精度的温度补偿设备及方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种温度补偿设备，包括：

气体传感器；

热敏元件；热敏元件的第一端用于接地；

分压器件；分压器件的一端用于连接电源，另一端连接热敏元件的第二端；

以及，分别连接热敏元件的第二端、气体传感器的单片机；

单片机采集热敏元件的第二端的电压值，并根据热敏元件的第二端的电压值，得到当前温度值；单片机根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；单片机接收气体传感器传输的当前气体状态参数值，并将温度补偿值与当前气体状态参数值的和，确认为目标气体状态参数值。

在其中一个实施例中，还包括滤波电路；

滤波电路的一端连接热敏元件的第二端，另一端连接单片机且接地。

在其中一个实施例中，滤波电路包括电阻和电容；

电阻的一端连接在热敏元件和分压器件之间，另一端分别连接电容的一端和单片机；

电容的另一端接地。

在其中一个实施例中，热敏元件为NTC热敏电阻。

在其中一个实施例中，分压器件为分压电阻。

在其中一个实施例中，气体传感器为非分光红外二氧化碳传感器。

一方面，本发明实施例还提供了一种基于上述温度补偿设备的温度补偿方法，包括步骤：

获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

在其中一个实施例中，还包括步骤：

获取气体传感器传输的第一气体检测浓度；其中，第一气体浓度为处于第一温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；

获取气体传感器传输的第二气体检测浓度；其中，第二气体浓度为处于第二温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；其中，第一温度与第二温度不相同；

处理第一气体检测浓度、第二气体检测浓度、第一温度和第二温度，得到预设对应关系。

一方面，本发明实施例还提供了一种温度补偿装置，包括：

当前状态获取模块，用于获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

温度补偿模块，用于根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

目标气体状态参数输出模块，用于将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任一项上述的方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请提供的温度补偿设备，包括气体传感器、热敏元件、分压器件和单片机。单片机根据热敏元件第二端的电压值，得到当前温度值，并根据预设对应关系得到温度补偿值。由于气体传感器易受温度影响输出信号的准确度，从而造成气体传感器的检测准确度低，通过温度补偿值对当前气体状态参数值进行补偿，进而得到目标气体状态参数值，使得气体传感器得到的数据更加准确，提高气体传感器在不同温度下的准确性。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中温度补偿设备的第一示意性结构框图；

图2为一个实施例中温度补偿设备的第二示意性结构框图；

图3为一个实施例中温度补偿设备的第三示意性结构框图；

图4为一个实施例中温度补偿方法的第一示意性流程示意图；

图5为一个实施例中温度补偿方法的第二示意性流程示意图；

图6为一个实施例中温度补偿装置的第一示意性结构框图；

图7为一个实施例中温度补偿装置的第二示意性结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“状态参数”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种温度补偿设备，包括：

气体传感器10；

热敏元件20；热敏元件20的第一端用于接地；

分压器件30；分压器件30的一端用于连接电源，另一端连接热敏元件20的第二端；

以及，分别连接热敏元件20的第二端、气体传感器10的单片机40；

单片机40采集热敏元件20的第二端的电压值，并根据热敏元件20的第二端的电压值，得到当前温度值；单片机40根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；单片机40接收气体传感器传输的当前气体状态参数值，并将温度补偿值与当前气体状态参数值的和，确认为目标气体状态参数值。

其中，气体传感器可以为本领域任意一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的传感器。热敏元件可以为本领域任意一种根据温度的变化而产生特性变化的元件，具体地该特性可以为阻值。分压器件用于对热敏元件进行分压。

具体地，热敏元件与分压器件组成对电源的分压模块。在不同温度下，热敏元件随温度变化后，其阻值也发生不同变化，从而使得热敏元件的第二端的电压值会发生变化。需要说明的是，热敏元件的第二端是指热敏元件与分压器件连接的一端。在其中一个实施例中，热敏元件为NTC热敏电阻。在其中一个实施例中，分压器件为分压电阻。热敏元件的第一端用于接地，第二端连接分压器件的一端，分压器件的另一端连接电源。上述连接方式构成分压器件与热敏元件的回路。

在其中一个实施例中，气体传感器为非分光红外二氧化碳传感器。目前的非分光红外二氧化碳传感器应用于检测气体存在以下缺陷：1、接收端易受温度影响，不同温度下的热电堆信号存在差别；2、含非分光红外二氧化碳传感器的整体电路的放大性能受温度影响，会造成数据输出不准确的问题；3、含非分光红外二氧化碳传感器的光源发光强度，在不同温度下，输出强度并不一致。而通过上述温度补偿设备可以有效解决上述问题。

单片机采集热敏元件的第二端的电压值。具体地，单片机可以通过ADC引脚连接热敏元件的第二端，从而得到热敏元件的第二端的电压值。需要注明的是，热敏元件的第二端也可以指分压器件用于连接热敏元件的一端。单片机可以根据上述热敏元件的第二端的电压值，得到当前温度值。

预设对应关系包括温度值和温度补偿值的对应关系。单片机可以通过预设对应关系，以及获取到的当前温度值，得到当前温度值对应的温度补偿值。需要说明的是，预设对应关系可以通过本领域任意一种技术手段得到。在一个具体示例中，预设对应关系可以是内置的温度值和温度补偿值的关系，也可以是通过预设的温度补偿方法得到。其中，对应关系可以为曲线图，也可以为表格。

气体传感器将检测到的当前气体状态参数值、传输给单片机；单片机将当前温度值对应的温度补偿值与当前气体状态参数值进行加和，从而得到目标气体状态参数值。在一个具体示例中，气体状态参数值包括气体浓度，温度补偿值包括气体补偿浓度。单片机将当前温度值对应的气体补偿浓度与当前气体浓度进行加和，得到目标气体浓度。

上述温度补偿设备，包括气体传感器、热敏元件、分压器件和单片机。单片机根据热敏元件第二端的电压值，得到当前温度值，并根据预设对应关系得到温度补偿值。由于气体传感器易受温度影响输出信号的准确度，从而造成气体传感器的检测准确度低，通过温度补偿值对当前气体状态参数值进行补偿，进而得到目标气体状态参数值，使得气体传感器得到的数据更加准确，提高气体传感器在不同温度下的准确性。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种温度补偿设备，包括：

气体传感器10；

热敏元件20；热敏元件20的第一端用于接地；

分压器件30；分压器件30的一端用于连接电源，另一端连接热敏元件20的第二端；

以及，分别连接热敏元件20的第二端、气体传感器10的单片机40；

单片机40采集热敏元件20的第二端的电压值，并根据热敏元件20的第二端的电压值，得到当前温度值；单片机40根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；单片机40接收气体传感器传输的当前气体状态参数值，并将温度补偿值与当前气体状态参数值的和，确认为目标气体状态参数值。

还包括滤波电路50；

滤波电路50的一端连接热敏元件20的第二端，另一端连接单片机40且接地。

其中，滤波电路为本领域任意一种具有滤波功能的电路。

具体地，滤波电路用于对热敏元件的第二端的电信号进行滤波处理。需要说明的是，热敏元件的第二端是指热敏元件与分压器件连接的一端，热敏元件的第二端也可以指分压器件用于连接热敏元件的一端。

在一个具体示例中，滤波电路包括低通滤波电路。

通过滤波电路滤除特定频率以外的信号，减少了信号的干扰，提高了对当前温度值的准确度。

在其中一个实施例中，如图3所示，滤波电路50包括电阻501和电容503；

电阻501的一端连接在热敏元件20和分压器件30之间，另一端分别连接电容503的一端和单片机；电容503的另一端接地。

具体地，电容的“隔直通交”，即高频电流能通过电容，电容对高频电来说就是短路；而由于电容的“隔直通交”，对于低频信号而言，电容就是断路的，低频信号不能通过，即高频信号均对地短路，从而实现低通滤波。

进一步地，低通滤波中的截止频率可以根据上述电阻的电阻值和电容的电容值得到。截止频率的公式为：f＝1/(2πRC)。若上述电阻为10K，电容为0.78uf，则截止频率为f＝1/(2πRC)＝20Hz。

在一个实施例中，如图4所示，本发明实施例还提供了一种基于上述温度补偿设备的温度补偿方法，包括步骤：

S410，获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

其中，气体传感器可以为本领域任意一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的传感器。热敏元件可以为本领域任意一种根据温度的变化而产生特性变化的元件。热敏元件的第二端是指热敏元件与分压器件连接的一端。分压器件的另一端用于连接电源，热敏元件的第一端接地。

具体地，可以通过任意一种方式获取当前温度值。在一个具体示例中，可以通过ADC采样的方式获取到热敏元件的第二端的电压值，并根据采集到的电压值得到当前温度值。可以通过本领域任意一种技术手段获取到当前气体状态参数值。在一个具体示例中，可以通过气体传感器采集当前气体状态参数值，并接收气体传感器传输的当前气体状态参数值。

S420，根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

具体地，预设对应关系包括温度值和温度补偿值的对应关系。单片机可以通过预设对应关系，以及获取到的当前温度值，得到当前温度值对应的温度补偿值。需要说明的是，预设对应关系可以通过本领域任意一种技术手段得到。在一个具体示例中，预设对应关系可以是内置的温度值和温度补偿值的关系，也可以是通过预设的温度补偿方法得到。其中，对应关系可以为曲线图，也可以为表格。

S430，将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

在一个具体示例中，气体状态参数值包括气体浓度，温度补偿值包括气体补偿浓度。单片机将当前温度值对应的气体补偿浓度与当前气体浓度进行加和，得到目标气体浓度。

上述温度补偿方法，获取当前温度值和当前气体状态参数值，根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值。将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。由于气体传感器易受温度影响输出信号的准确度，从而造成气体传感器的检测准确度低，通过温度补偿值对当前气体状态参数值进行补偿，进而得到目标气体状态参数值，使得气体传感器得到的数据更加准确，提高气体传感器在不同温度下的准确性。

在其中一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于上述温度补偿设备的温度补偿方法，包括步骤：

S510，获取气体传感器传输的第一气体检测浓度；其中，第一气体浓度为处于第一温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；

具体地，由于气体传感器在不同温度下检测到的气体浓度数据存在不同，则对第一温度下的预设浓度的气体进行检测，并输出检测结果，由此获取到第一气体检测浓度。

S520，获取气体传感器传输的第二气体检测浓度；其中，第二气体浓度为处于第二温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；其中，第一温度与第二温度不相同；

具体地，第二气体检测浓度为气体传感器检测处于第二温度下的预设浓度的气体得到。

S530，处理第一气体检测浓度、第二气体检测浓度、第一温度和第二温度，得到预设对应关系。

具体地，预设对应关系包括温度值和温度补偿值的对应关系。根据第一气体检测浓度、第二气体检测浓度、第一温度和第二温度可以得到温度值和温度补偿值的对应关系。

S540，获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

S550，根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

S560，将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

上述温度补偿方法，通过采集不同温度下、预设浓度气体的气体检测浓度，进一步得到预设对应关系，过程易于实现且得到的预设对应关系可靠性高。

应该理解的是，虽然图4-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种温度补偿装置，包括：获取模块、温度补偿模块和目标气体状态参数输出模块，其中：

当前状态获取模块610，用于获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

温度补偿模块620，用于根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

目标气体状态参数输出模块630，用于将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种温度补偿装置，还包括：

第一气体检测浓度获取模块710，获取气体传感器传输的第一气体检测浓度；其中，第一气体浓度为处于第一温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；

第二气体检测浓度获取模块720，获取气体传感器传输的第二气体检测浓度；其中，第二气体浓度为处于第二温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；其中，第一温度与第二温度不相同；

预设对应关系获取模块730，处理第一气体检测浓度、第二气体检测浓度、第一温度和第二温度，得到预设对应关系。

关于温度补偿装置的具体限定可以参见上文中对于温度补偿方法的限定，在此不再赘述。上述温度补偿装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取当前温度值和当前气体状态参数值；其中，当前温度值为根据热敏元件的第二端的电压值得到；当前气体状态参数值为气体传感器采集得到；

根据预设对应关系，获取当前温度值对应的温度补偿值；

将温度补偿值与当前气体状态参数值的和、确认为目标气体状态参数值。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取气体传感器传输的第一气体检测浓度；其中，第一气体浓度为处于第一温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；

获取气体传感器传输的第二气体检测浓度；其中，第二气体浓度为处于第二温度下的、预设浓度的气体经气体传感器检测得到；其中，第一温度与第二温度不相同；

处理第一气体检测浓度、第二气体检测浓度、第一温度和第二温度，得到预设对应关系。

为了进一步对上述实施例进行阐述说明，下面特以一具体示例进行简要说明：

在获取预设对应关系的步骤中，假设第一温度是25℃，预设浓度是1000ppm，单片机接收到的测量的浓度也是1000ppm；

当温度升高到50℃时，同样是1000ppm的气体浓度，单片机接收到的测定的浓度是900ppm；

那么在25-50℃的温度区间内，造成测量误差是100ppm，可以计算得到，在(25℃，50℃)的区间内，确定每升高一度，就有4(100/25)ppm的浓度偏差。

假设单片机接收到的当前温度是26℃，测得当前气体浓度为996ppm，经过温度补偿后，当前环境的真实气体浓度(也即目标气体状态参数值)为1000ppm，对该数据经过校正后加以显示。

在另一个示例中，传感器生产时，在一密闭空间进行温度补偿的试验(也即预设对应关系的获取)，选取2个参考温度，如25℃和50℃，在25℃时将密闭空间二氧化碳维持在A浓度值，此时传感器输出值为V1，在维持A浓度下，将密闭空间温度升到50℃，此时传感器输出值为V2，根据V2和V1的值，确定传感器的温度值和温度补偿值的曲线(也即预设对应关系)。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线式动态随机存储器(Rambus DRAM，简称RDRAM)、以及接口动态随机存储器(DRDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。