一种NTC热敏电阻测试方法、系统和存储介质与流程

本发明涉及电子元件检测，涉及一种用于在生产制造ntc热敏电阻过程中对其性能进行全面分析和深度评估的测试方法、系统和存储介质。

背景技术：

1、热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(ptc thermistor，即positive temperature coefficientthermistor)和负温度系数热敏电阻(ntc thermistor，即negative temperaturecoefficient thermistor)。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小。本技术方案适用于负温度系数热敏电阻。

2、在电气领域，ntc热敏电阻应用非常广泛，抑制冲击电流便是其中一个重要应用。电路在接通大型感性负载时出现大的过电流冲击，这个过电流也叫冲击电流，接入ntc热敏电阻能有效抑制冲击电流。在日常应用中，对ntc热敏电阻各方面参数有严格要求，因此在生产制造ntc热敏电阻过程中需要对其性能进行全面检测。现有技术的检测方法多为将ntc热敏电阻置于恒温容器中，通过改变温度并测量对应阻值评估其性能，测试方法片面、评价体系单一，难以评估ntc热敏电阻在极端电路环境下的表现。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种ntc热敏电阻测试方法、系统和存储介质，能够生产制造ntc热敏电阻时对其进行性能测试，通过数据集采、分析对ntc热敏电阻进行全面分析和深度评估，进而准确评判ntc热敏电阻的综合性能。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种ntc热敏电阻测试方法，所述方法基于温度控制元件、温度采集元件、电阻测试元件、计时元件和ntc热敏电阻，所述温度控制元件用于控制所述ntc热敏电阻的温度，所述温度采集元件用于采集所述ntc热敏电阻的温度值，所述电阻测试元件用于测试所述ntc热敏电阻的电阻值，所述计时元件用于记录测试过程的时间点，所述方法包括以下步骤：

4、s1.采集导通电平数据，根据导通电平数据判断被测试的ntc热敏电阻是否已接入测试回路；当导通电平数据显示被测试的ntc热敏电阻已接入测试回路则执行下一测试步骤，当导通电平数据显示被测试的ntc热敏电阻未接入测试回路则输出未导通提示并终止测试；

5、s2.获取预设的ntc温度控制数据，所述ntc温度控制数据包括多组相互对应的时间点和温度值，根据所述ntc温度控制数据驱使ntc热敏电阻的温度值发生变化，控制所述ntc热敏电阻在特定的时间点达到特定的温度值；

6、s3.执行温度特性测试程序；输出控制信号实时采集所述ntc热敏电阻的实际温度值，同步采集所述ntc热敏电阻的实际电阻值，根据所述ntc热敏电阻的实际温度值和实际电阻值，绘制实际温度-电阻特性曲线；获取预设的理想温度-电阻特性曲线，通过对比理想温度-电阻特性曲线和实际温度-电阻特性曲线进行温度特性测试，判断所述ntc热敏电阻的温度特性是否合格，输出温度特性测试结果；

7、s4.执行响应时间测试程序，判断所述ntc热敏电阻的响应时间是否合格，输出响应时间测试结果；

8、s5.执行稳定性测试程序，判断所述ntc热敏电阻的稳定性是否合格，输出稳定性测试结果。

9、与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：通过导通电平判断ntc热敏电阻接入测试回路后，控制ntc热敏电阻在特定的时间点达到特定的温度值，然后进行温度特性测试、响应时间测试和稳定性测试，对ntc热敏电阻进行全面分析和深度评估，进而准确评判ntc热敏电阻的综合性能。

10、进一步地，所述方法还基于pid控制器，所述pid控制器分别与所述温度控制元件、所述温度采集元件、所述电阻测试元件、所述计时元件和所述ntc热敏电阻电性连接，所述步骤s2具体包括以下步骤：

11、s201.根据ntc温度控制数据，获取所述ntc热敏电阻的多个时间点和多个温度值，多个时间点和多个温度值一一对应；

12、s202.记录温度控制起始时间和温度控制当前时间，并进一步确定所述ntc热敏电阻在当前阶段所要到达的温度值；

13、s203.在确保pid控制器分别与温度控制元件、温度采集元件、电阻测试元件、计时元件和ntc热敏电阻电性连接时，获取pid控制器中预设的比例积分微分控制参数，所述比例积分微分控制参数具体包括比例控制增益kp、积分控制增益ki和微分控制增益kd；

14、s204.采集ntc热敏电阻当前阶段的温度值，并记录温度控制的时间点；

15、s205.根据ntc热敏电阻的当前阶段所要到达的温度值，和与当前阶段所要到达的温度值所对应的时间点，结合比例控制增益kp、积分控制增益ki和微分控制增益kd，基于以下控制参数向温度控制元件输出控制信息，以ntc热敏电阻的温度值进行闭环控制：

16、u(k)＝u(k-1)+kp·[e(k)-e(k-1)]+ki·e(k)+kd·[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]，其中，u(k)是在第k个采样时刻的控制输出，e(k)是在第k个采样时刻的设定值与反馈值的偏差。

17、采用上述方案的有益效果是：ntc温度控制数据显示了ntc热敏电阻在升温过程中某个时间点应该到达哪个温度值，是理想升温曲线，严格根据升温曲线控制ntc热敏电阻的温度值和电阻值，能够确保测试安全性；而在对ntc热敏电阻进行温度控制过程中通过pid进行闭环控制，能够确保ntc热敏精确到达某个预设温度值，有效提高测试准确性。

18、进一步地，所述步骤s3具体包括以下步骤：

19、s301.采集得到多组实际温度值和实际电阻值，将所提取到的实际温度值和实际电阻值一一配对，得到温度电阻配对数列；

20、s302.基于拟合函数rt＝r0exp(b(1/t-1/t0))进行曲线拟合，其中rt是在温度t下的电阻，r0是在参考温度t0下的电阻，b是材料常数；

21、s303.定义误差函数为其中rpred是根据拟合函数rt计算出的预测电阻值，robs为实际电阻值；

22、s304.通过迭代运算以最小化误差函数e，计算得到参考温度t0下的电阻r0和材料常数b的具体值；

23、s305.根据参考温度t0下的电阻r0和材料常数b的具体值，结合温度电阻配对数列，在选定的温度范围内绘制拟合曲线，得到实际温度-电阻特性曲线；

24、s306.计算相同温度值上的实际电阻值和理想电阻值的绝对偏差、计算实际温度-电阻特性曲线和理想温度-电阻特性曲线在多个相同温度值上的关键点曲率，基于所述绝对偏差和所述关键点曲率，判断所述ntc热敏电阻的温度特性是否合格；

25、s307.输出温度特性测试结果。

26、采用上述方案的有益效果是：在对ntc热敏电阻进行温度特性测试过程中，采集多组实际温度值和实际电阻值后基于拟合函数拟合得到实际温度-电阻特性曲线，再通过实际电阻值和理想电阻值的绝对偏差、实际温度-电阻特性曲线和理想温度-电阻特性曲线在多个相同温度值上的关键点曲率，能够准确判断ntc热敏电阻在关键点上的温度特性。

27、进一步地，所述步骤s4具体包括以下步骤：

28、s401.获取热敏电阻的初始温度值t1和预设温度值t2，计算温度改变幅度△t＝t2-t1，根据温度改变幅度△t输出控制信号改变所述ntc热敏电阻的温度值；

29、s402.采集ntc热敏电阻的实时温度值，当ntc热敏电阻到达初始温度值t1时发出控制信号启动计时并记录对应时间点t1，当ntc热敏电阻到达预设温度值t2时发出控制信号结束计时并记录对应时间点t2，计算实际响应时间△t＝t2-t1；

30、s403.获取预设的理想响应时间，通过对比理想响应时间和实际响应时间进行响应时间测试，当实际响应时间≤理想响应时间时，判断所述ntc热敏电阻的响应时间为合格；当实际响应时间＞理想响应时间时，判断所述ntc热敏电阻的响应时间为不合格；

31、s404.输出响应时间测试结果。

32、采用上述方案的有益效果是：在对ntc热敏电阻进行响应时间测试过程中，在ntc热敏电阻达到初始温度值t1时启动计时，当ntc热敏电阻到达预设温度值t2时结束计时通过两个时间点t1和t1，计算实际响应时间△t＝t2-t1，并通过与理想响应时间对比而判断ntc热敏电阻的响应速度是否符合要求，能够准确反映ntc热敏电阻的温度变化效率。

33、进一步地，所述步骤s5具体包括以下步骤：

34、s501.采集ntc热敏电阻的温度值，当温度值到达预设测试值后执行间隔温度采集程序，在特定时间点s1、s2、s3……st时采集ntc热敏电阻的实时温度值，记录下温度采集时间点和对应的温度值；

35、s502.根据记录下的多组温度采集时间点和对应的温度值，计算相邻特定时间点之间的实际变温斜率，根据实际变温斜率得到多个实际变温速率rtc1、rtc2、rtc3……rtcn；

36、s503.获取预设的理想变温曲线，获取理想变温曲线在相邻特定时间点之间的理想变温斜率，根据理想变温斜率得到多个理想变温速率rtc11、rtc21、rtc31……rtcn1；

37、s504.基于rtc1和rtc11、rtc2和rtc21、rtc3和rtc31……rtcn和rtcn1进行一一比较，得到偏差加权平均值，通过偏差加权平均值进行稳定性测试判断，衡量所述ntc热敏电阻的稳定性是否合格；

38、s505.输出稳定性测试结果。

39、采用上述方案的有益效果是：对ntc热敏电阻进行稳定性测试过程中，计算相邻两个特定时间点的实际变温斜率和理想变温斜率，并一一对多组实际变温斜率和理想变温斜率进行比较得到偏差加权平均值，通过偏差加权平均值进行稳定性测试判断，能够过滤计算误差，确保稳定性测试的精准度。

40、对应地，一种ntc热敏电阻测试系统，所述系统基于温度控制元件、温度采集元件、电阻测试元件、计时元件和ntc热敏电阻，所述温度控制元件用于控制所述ntc热敏电阻的温度，所述温度采集元件用于采集所述ntc热敏电阻的温度值，所述电阻测试元件用于测试所述ntc热敏电阻的电阻值，所述计时元件用于记录测试过程的时间点，所述系统包括：

41、导通测试模块，用于采集导通电平数据并根据导通电平数据判断测试元件是否已接入测试回路；当导通电平数据显示测试元件已接入测试回路则执行下一测试步骤，当导通电平数据显示测试元件未接入测试回路则输出未导通提示并终止测试；

42、温度控制模块，用于获取预设的ntc温度控制数据，所述ntc温度控制数据包括多组相互对应的时间点和温度值，根据所述ntc温度控制数据驱使ntc热敏电阻的温度值发生变化，控制所述ntc热敏电阻在特定的时间点达到特定的温度值；

43、温度特性测试模块，用于执行温度特性测试程序；输出控制信号实时采集所述ntc热敏电阻的实际温度值，同步采集所述ntc热敏电阻的实际电阻值，根据所述ntc热敏电阻的实际温度值和实际电阻值，绘制实际温度-电阻特性曲线；获取预设的理想温度-电阻特性曲线，通过对比理想温度-电阻特性曲线和实际温度-电阻特性曲线进行温度特性测试，判断所述ntc热敏电阻的温度特性是否合格，输出温度特性测试结果；

44、响应时间测试模块，用于执行响应时间测试程序，判断所述ntc热敏电阻的响应时间是否合格，输出响应时间测试结果；

45、稳定性测试模块，用于执行稳定性测试程序，判断所述ntc热敏电阻的稳定性是否合格，输出稳定性测试结果。

46、进一步地，所述系统还基于pid控制器，所述pid控制器分别与所述温度控制元件、所述温度采集元件、所述电阻测试元件、所述计时元件和所述ntc热敏电阻电性连接，所述温度控制模块包括：

47、控温数据获取单元，用于根据ntc温度控制数据，获取所述ntc热敏电阻的多个时间点和多个温度值，多个时间点和多个温度值一一对应；

48、第一数据获取单元，用于记录温度控制起始时间和温度控制当前时间，并进一步确定所述ntc热敏电阻在当前阶段所要到达的温度值；

49、pid控制单元，用于在确保pid控制器分别与温度控制元件、温度采集元件、电阻测试元件、计时元件和ntc热敏电阻电性连接时，获取pid控制器中预设的比例积分微分控制参数，所述比例积分微分控制参数具体包括比例控制增益kp、积分控制增益ki和微分控制增益kd；

50、第二数据获取单元，用于采集ntc热敏电阻当前阶段的温度值，并记录温度控制的时间点；

51、闭环控制单元，用于根据ntc热敏电阻的当前阶段所要到达的温度值，和与当前阶段所要到达的温度值所对应的时间点，结合比例控制增益kp、积分控制增益ki和微分控制增益kd，基于以下控制参数向温度控制元件输出控制信息，以ntc热敏电阻的温度值进行闭环控制：

52、u(k)＝u(k-1)+kp·[e(k)-e(k-1)]+ki·e(k)+kd·[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]，其中，u(k)是在第k个采样时刻的控制输出，e(k)是在第k个采样时刻的设定值与反馈值的偏差。

53、进一步地，所述温度特性测试模块包括：

54、数据配对单元，用于采集得到多组实际温度值和实际电阻值，将所提取到的实际温度值和实际电阻值一一配对，得到温度电阻配对数列；

55、曲线拟合单元，用于基于拟合函数rt＝r0exp(b(1/t-1/t0))进行曲线拟合，其中rt是在温度t下的电阻，r0是在参考温度t0下的电阻，b是材料常数；

56、误差函数定义单元，用于定义误差函数为其中rpred是根据拟合函数rt计算出的预测电阻值，robs为实际电阻值；

57、运算单元，用于通过迭代运算以最小化误差函数e，计算得到参考温度t0下的电阻r0和材料常数b的具体值；

58、曲线绘制单元，用于根据参考温度t0下的电阻r0和材料常数b的具体值，结合温度电阻配对数列，在选定的温度范围内绘制拟合曲线，得到实际温度-电阻特性曲线；

59、温度特性测试单元，用于计算相同温度值上的实际电阻值和理想电阻值的绝对偏差、计算实际温度-电阻特性曲线和理想温度-电阻特性曲线在多个相同温度值上的关键点曲率，基于所述绝对偏差和所述关键点曲率，判断所述ntc热敏电阻的温度特性是否合格；

60、第一输出单元，用于输出温度特性测试结果。

61、进一步地，所述响应时间测试模块包括：

62、变温控制单元，用于获取热敏电阻的初始温度值t1和预设温度值t2，计算温度改变幅度△t＝t2-t1，根据温度改变幅度△t输出控制信号改变所述ntc热敏电阻的温度值；

63、数据记录单元，用于采集ntc热敏电阻的实时温度值，当ntc热敏电阻到达初始温度值t1时发出控制信号启动计时并记录对应时间点t1，当ntc热敏电阻到达预设温度值t2时发出控制信号结束计时并记录对应时间点t2，计算实际响应时间△t＝t2-t1；

64、响应时间测试单元，用于获取预设的理想响应时间，通过对比理想响应时间和实际响应时间进行响应时间测试，当实际响应时间≤理想响应时间时，判断所述ntc热敏电阻的响应时间为合格；当实际响应时间＞理想响应时间时，判断所述ntc热敏电阻的响应时间为不合格；

65、第二输出单元，用于输出响应时间测试结果；

66、所述稳定性测试模块包括：

67、温度时间记录单元，用于采集ntc热敏电阻的温度值，当温度值到达预设测试值后执行间隔温度采集程序，在特定时间点s1、s2、s3……st时采集ntc热敏电阻的实时温度值，记录下温度采集时间点和对应的温度值；

68、实际变温速率计算单元，用于根据记录下的多组温度采集时间点和对应的温度值，计算相邻特定时间点之间的实际变温斜率，根据实际变温斜率得到多个实际变温速率rtc1、rtc2、rtc3……rtcn；

69、理想变温速率计算单元，用于获取预设的理想变温曲线，获取理想变温曲线在相邻特定时间点之间的理想变温斜率，根据理想变温斜率得到多个理想变温速率rtc11、rtc21、rtc31……rtcn1；

70、稳定性测试单元，用于基于rtc1和rtc11、rtc2和rtc21、rtc3和rtc31……rtcn和rtcn1进行一一比较，得到偏差加权平均值，通过偏差加权平均值进行稳定性测试判断，衡量所述ntc热敏电阻的稳定性是否合格；

71、第三输出单元，用于输出稳定性测试结果。

72、对应地，一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被处理器执行时，处理器执行如上所述的ntc热敏电阻测试方法。