[发明专利]一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能仪表，尤其是涉及一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法。

背景技术

微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展，引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子电路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类智能仪表的设计重点，已经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入/输出通道的设计，以及应用软件的开发。随着生产自动化要求的不断提高、控制技术和微型计算机技术的不断发展，智能仪表已经逐渐替代了传统仪表，日益广泛地应用在工业自动化领域，并占据了越来越高的地位。

一般仪器仪表在使用前都要进行刻度校准，例如数字电压表要进行0V和1V的校准，以保证测量显示数字的精确性。但是在使用过程中，随着仪表所处环境的不同，原件参数往往会发生变化，最初校准好的状态可能会受到破坏，导致前后测量结果不一致，不能保证测量精度。

此外，随着测控要求的提高，有些场合需要对测量数据进行记录以便今后查证、重显。而传统的记录仪表不具有记录功能，只能借助外部记录工具。这种传统记方式成本高、可靠性差，并且效率低下。

本发明基于自校准技术，使用传感器和RS232串行接口进行数据的智能采集、校准、计算和传输，来设计一个电缆、电线等直流电阻的智能测试仪表系统，实现在这个领域中工业产品的自动化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于自校准 的高精度智能仪表系统及其应用方法，能根据不同型号的电缆自动选择测试电流，以最快的速度显示测试结果，同时采用了硬件校准和软件自校准两种校准方式，能有效地消除AD转换器自身的固有偏差，提高测量精度，整个系统具有低成本、高性能、扩展方便等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于自校准的高精度智能仪表系统，该系统包括计算机和智能仪表，所述智能仪表包括：

恒流源发生模块，提供直流电；

恒流选档单元，连接恒流源发生模块，根据恒流档位的选择提供不同大小的直流电；

量程选档单元，分别连接恒流源发生模块和恒流选档单元，根据不同的电阻测量范围确定量程档位的选择；

电流换向单元，连接量程选档单元，向导体提供正或负方向的直流电；

电阻传感器，用于测量导体的电阻值；

24位A/D转换器，分别连接恒流源发生模块和电阻传感器，将电阻传感器采集的数据进行24位模数转换；

量程比较单元，连接恒流源发生模块，用于自适应调节量程档位；

温度传感器，连接电流换向单元，测量导体的实时温度；

处理器，分别连接恒流源发生模块、24位A/D转换器、量程选档单元、量程比较单元、温度传感器和电流换向单元，接收并处理电阻值和温度数据；

键盘，连接处理器，包括数据输入键和功能键；

液晶显示器，连接处理器，提供交互界面和显示测量结果；

USB接口，分别连接处理器和计算机；

RS232接口，分别连接处理器和计算机，进行通信。

所述恒流源发生模块包括：

电源接口，提供220V交流电；

变压器，连接电源接口，将220V交流电降压； 

AC/DC电源单元，分别连接恒流选档单元、量程选档单元、24位A/D转换器、量程比较单元和处理器，将降压后的交流电转换为直流电，提供不同的直流电输出。

所述24位A/D转换器为AD7710芯片，AD7710芯片与处理器进行读写操作。

所述处理器为Atmel AT91RM9200处理器。

一种上述的基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，包括：

1)上电后，对24位A/D转换器进行硬件校准，选择恒流档、量程和电流流向；

2)采集电缆的电阻值和温度数据，经放大和模数转换后传输给处理器；

3)处理器根据校准系数对模数转换后的电阻值进行软件自校准，获得的校准值作为测量值，并将测量值和温度数据显示在液晶显示器上；

4)智能仪表通过RS232接口与计算机进行通信，在应用层采用自定义通信协议，接收和处理计算机传来的参数设置信息和操作命令，并将测量值和温度数据送给计算机。

所述软件自校准的方法为：

A：从24位A/D转换器中连续读取N组电阻值；

B：去掉N组电阻值中最大值和最小值，对余下的电阻值取平均值