氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法、家用电器及存储介质与流程

本发明涉及氧浓度传感器，具体的，涉及一种氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法，还涉及应用该氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法的家用电器，还涉及应用该氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法的计算机可读存储介质。

背景技术：

1、氧浓度传感器广泛应用于工业燃烧控制、医疗呼吸设备、环境监测及潜水装备等领域。部分高性能电化学或氧化锆氧浓度传感器具有显著的热惯性，需要在通电后经历较长的预热时间（通常为3-5小时）才能建立稳定的热平衡，从而输出准确的测量值。在预热过程中，传感器受温度梯度影响，其输出读数往往呈现出从初始高值（如30%）向环境实际氧浓度线性下降的趋势。

2、现有技术中，面对此类情况，通常采取两种处理方式：一是完全忽略预热期间的数据，待预热结束后再启用，但这会导致系统在长达数小时内处于监控盲区；二是直接读取原始数据，但会导致测量结果严重偏高，引发误报警或错误的控制动作。

3、现有的一种电化学氧传感器读数补偿方法中，通过搭建密闭测试空间，同时在密闭测试空间内进行含氧随机测试，记录含氧测试数据；基于含氧测试数据分析环境温度与传感器温度之间的温度偏移关系；基于含氧测试数据分析环境压力与传感器温度之间的压力偏移关系；基于温度偏移关系以及压力偏移关系分析主偏移关系以及辅偏移关系；基于主偏移关系以及辅偏移关系对传感器读数进行自适应补偿，补偿后的读数剔除了环境温度和环境压力导致的读数偏差，提高了含氧量检测的准确性以及有效性。但是该方案并非针对氧浓度传感器的预热阶段进行补偿，无法解决预热阶段读数偏差的问题。

4、因此，亟需一种更加优化的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种可提升预热期间数据精度，实现全时段有效监测氧浓度，同时节省能耗的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法。

2、本发明的第二目的是提供一种可提升预热期间数据精度，实现全时段有效监测氧浓度，同时节省能耗的家用电器。

3、本发明的第三目的是提供一种可提升预热期间数据精度，实现全时段有效监测氧浓度，同时节省能耗的计算机可读存储介质。

4、为了实现上述第一目的，本发明提供的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法包括：氧浓度传感器上电启动，进入预热阶段；获取氧浓度传感器所处环境的当前环境温度和当前大气压力，并获取氧浓度传感器中加热回路内阻，根据当前环境温度、当前大气压力和加热回路内阻确定当前次启动的预热总时长；判断当前预热时长是否小于预热总时长，若是，则实时获取预热阶段中氧浓度传感器输出的原始氧浓度读数值，并获取当前预热时长对应的当前氧浓度补偿值；根据原始氧浓度读数值和当前氧浓度补偿值计算当前预热时长对应的当前氧浓度读数值。

5、由上述方案可知，本发明的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法通过获取当前环境温度、当前大气压力和加热回路内阻确定当前次启动的预热总时长，可根据氧浓度传感器所处的工况条件确定预热总时长，提高预热阶段的时长控制精度，可节省能耗以及保障预热充分。同时，根据当前预热时长确定当前氧浓度补偿值对原始氧浓度读数值进行修正，利用氧浓度传感器在预热阶段输出的读数值随时间从高值向环境真实值呈近似线性衰减的物理规律，对原始氧浓度读数值进行补偿，消除随时间线性累积的热惯性误差，从而提高氧浓度传感器在预热期间的数据精度。此外，氧浓度传感器还可在上电之后即可进行检测，减少等待预热时间，实现全时段有效监测氧浓度。

6、进一步的方案中，获取当前预热时长对应的当前氧浓度补偿值的步骤包括：根据当前环境温度获取对应的第一氧浓度修正值；根据当前大气压力获取对应的第二氧浓度修正值；根据当前预热时长、第一氧浓度修正值和第二氧浓度修正值计算当前氧浓度补偿值。

7、由此可见，通过当前环境温度确定第一氧浓度修正值，根据当前大气压力确定第二氧浓度修正值，可使当前氧浓度补偿值与当前环境相匹配，提高补偿精度。

8、进一步的方案中，第一氧浓度修正值由以下公式获得：c_init=c_init_x℃+α×(temp-x)；其中，c_init为所述第一氧浓度修正值，c_init_x℃为所述氧浓度传感器在预设温度x℃标准环境下的初始氧浓度读数值，α为温度修正系数，temp为所述当前环境温度。

9、由此可见，对x℃标准环境下的初始氧浓度读数进行线性偏移修正，可提高第一氧浓度修正值的精度。

10、进一步的方案中，第二氧浓度修正值由以下公式获得：c_target_effective=c_target×(pres/p)；其中， c_target_effective为第二氧浓度修正值，c_target为预设目标浓度值，pres为当前大气压力,p为预设标准大气压力。

11、由此可见，以预设标准大气压力为基准，将基准氧浓度按照实时气压进行计算，获得第二氧浓度修正值，可匹配氧浓度传感器所处环境的实际大气压工况，提高补偿的精度。

12、进一步的方案中，当前氧浓度补偿值由以下公式获得：δc =(c_init-c_target_effective)×(1-t/t_dynamic)；其中，t为当前预热时长，t_dynamic为预热总时长。

13、由此可见，通过当前预热时长、第一氧浓度修正值和第二氧浓度修正值计算当前氧浓度补偿值，可使当前氧浓度补偿值消除氧浓度传感器在预热阶段随时间线性累积的热惯性误差，从而提高当前氧浓度补偿值的精度。

14、进一步的方案中，预热总时长由以下公式获得：t_dynamic=a0+a1×temp+a2×pres+a3×r_init+a4×temp×pres+a5×temp²+a6×r_init²；其中，t_dynamic为预热总时长，a0、a1、a2、a3、a4、a5和a6为预设系数，temp为当前环境温度，pres为当前大气压力，r_init为加热回路内阻。

15、由此可见，当前环境温度、当前大气压力和加热回路内阻均会影响氧浓度传感器的预热时长，因此，利用拟合的多项式公式对当前环境温度、当前大气压力和加热回路内阻进行计算，获得预热总时长，可提高预热时长的控制精度。

16、进一步的方案中，实时获取预热阶段中氧浓度传感器的原始氧浓度读数值后，还包括：获取距离当前时刻之前的预设时长内原始氧浓度读数值的最大值和最小值的差值；若差值小于预设氧浓度值时，结束预热阶段，进入直接读数监控阶段。

17、由此可见，以原始氧浓度读数值的最大值和最小值的差值作为预热完成的判断条件。当一定时间窗口内连续采样的原始氧浓度读数值的最大值和最小值的差值低于预设氧浓度值时，说明传感器已进入稳态。此时，补偿值与原始值已高度重合，可结束预热阶段，进入直接读数监控阶段，实现平滑切换，保障数据流的连续性。

18、进一步的方案中，根据当前环境温度、当前大气压力和加热回路内阻确定当前次启动的预热总时长后，还包括：计算预设启动次数的预热总时长的平均预热时长；若平均预热时长大于预设预热总时长，则发送老化预警信息。

19、由此可见，通过计算预设启动次数的预热总时长的平均预热时长，可确定传感器的老化状态，以便提醒用户更换。

20、为了实现本发明的第二目的，本发明提供家用电器包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法的步骤。

21、为了实现本发明的第三目的，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的氧浓度传感器预热阶段读数补偿方法的步骤。