[发明专利]一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及小信号处理的技术领域，特别涉及一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法。

背景技术

在水质参数测量过程中，其测量电路虽然实现了对传感器微弱信号采集，但它的输出电压还不能反映与被测对象物理量的数学关系，还需建立相关的数学模型，实现水质参数测量电路输出电压与被测对象物理量的转换。另外，水质传感器电极的制作材料和结构易受温度的影响，从而降低水质参数测量的准确性，因此在建立水质参数测量数学模型时，需要考虑温度的影响，实现温度补偿。温度补偿包括硬件温度补偿和软件温度补偿两种方法，硬件温度补偿需要对硬件电路反复调试，且补偿的温度范围及精度都不能满足要求，而软件温度补偿可以避免硬件调试繁琐的不足，并且补偿精度较高，本发明的一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法恰如其分的展现了这一功能，应时而生。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法，避免硬件温度补偿调试繁琐、补偿精度不高的弊端，提高了测量的准确性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种水质传感器小信号分段拟合温度补偿方法，包括下述步骤：

S1、将复合电极置于被测溶液中，获取标定的实验数据；

S2、通过测量电极输出电动势反映被测溶液的pH值，pH电极的输出电压经调理电路后转换为：V_pH＝K_pH(T)(pH-7)+V₀，V_pH与被测溶液pH值之间满足线性关系；

S3、采用分段直线拟合方法建立K_pH的数学模型，用最小二乘法拟合出相应的直线方程，分段区间通过拟合精度和拟合误差控制的寻优方法确定；

S4、求出每个区间的拟合直线计算精度R²，若精度越趋近于1表明拟合效果越好，设置一个精度阀值θ，若R²小于θ，则重新划分区间进行拟合，直到精度满足要求为止；

S5、整合各区间拟合直线方程，对PH电极的输出电压V_pH＝K_pH(T)(pH-7)+V₀进行温度补偿。

优选的，步骤S1中，所述复合电极由玻璃电极和甘汞电极组成，玻璃电极的头部球泡由仅对氢离子敏感的敏感薄膜制成，在酸度测量中作为指示电极，甘汞电极作为参考电极，所述参考电极安装在塑壳内玻璃柱内。

优选的，所述敏感薄膜由碱金属氧化物替代部分SiO₂烧结成的玻璃，与溶液中的H+离子有良好反应，所述铭感薄膜中还添加有La₂O₃和Nb₂O₅。

优选的，步骤S3中，对K_pH与温度T的曲线上若干个点进行最小二乘法拟合直线，得拟合直线方程为K'_pH＝A+BT。

优选的，采用最小二乘法拟合直线的具体步骤为：

设K_pH与温度T的曲线上有若干个点(T₁，K_pH(1))，(T₂，K_pH(2))，…，(T_i，K_pH(i))，…(T_n，K_pH(n))，假设拟合直线方程为K'_pH＝A+BT(1)，则拟合直线与标定曲线相应点输出量偏差平方和为：