[其他]自学习式传感器定标系统

说明书

本发明与传感器非线性校正定标有关。

英国专利GB2065890提出了简化仪器结构的技术，但是必须以精确知道传感器特性为基础。校正定标过程十分复杂。由于受非线性校正电路的限制，使其无法在很宽的测量范围内进行校正。

本发明的任务是提出一种结构简单、校正定标迅速、测量范围广、适用于各种传感器并且具有自学习功能的自学习式传感器定标系统。对此，本发明提出下述设想。

采用可控增益放大器，使增益变化范围得以放宽，达到扩大传感器非线性校正定标的测量范围之目的。借助可控增益放大器和定标仪中微处理机的非线性校正技术，降低对传感器线性度的要求。通过前面所述技术与调换传感元件，对各种传感器作校正定标。利用自学习功能免去校正定标必须以精确知道传感器特性为基础的要求。自学习式功能由自学习式传感器定标系统提供。为能迅速校正定标，数据处理采用实时方式进行，并设计可快速进行连续变化的定标环境变化装置。

本发明提出的自学习式传感器定标系统的特征在于：该系统由传感器、定标仪和定标处理系统组成。定标仪以微处理机为主体，装有与微处理机相联的主测量通道，主测量通道可由可控增益放大器、数字增益控制器组成，还可装接与主测量通道并行的含有放大器的辅助测量通道。定标处理系统由数据处理计算机、标准测量仪器、标准测量元件、补偿测量元件、定标环境变化装置构成。定标测量环境包括主测量传感元件、辅助测量元件、标准测量元件、补偿测量元件和定标环境变化装置。

由于定标仪结构简单，整台定标仪包括作为电源的电池（如锂电池在内，其体积不超过80×60×16mm。又由于没有任何调节元件和调换元件。定标仪的可靠性很高，生产工艺简单、周期短。

对传感器的校正定标过程由自学习式传感器定标系统以实时方式自动完成，操作十分简便。只要在生产部门或标准计量部门配备定标处理系统，就可以对各台定标仪进行校正定标。平时定标处理系统的数据处理计算机和标准测量仪器仍可以发挥各自的作用。

任何种类的传感器，只要将输出变换成电压信号，都可接定标仪。无论传感器非线性度如何，只要变化单调、重复性好，就能保证达到很高的测量精度。以温度测量为例，主测量传感元件采用微型热敏电阻，使用定标仪测温范围可达-50℃～300℃。误差小于±0.1℃。

由于使用定标环境变化装置进行连续校正定标，所以校正定标过程迅速。以位移测量为例，使用涡流式传感器，当测量范围为1～20mm时，定标校正过程在2秒钟以内。校正定标精度可达0.05μm。

自学习式传感器定标系统的非线性校正定标是在数据处理计算机上进行各种曲线或曲面拟合，然后找出误差最小的定标计算程序送入定标仪，自学习式传感器定标系统以此自学习方式完成校正定标。这样就使校正定标误差最小，而存入定标仪的定标计算程序仅需几百个内存单元，甚至更少。

综上所述，本发明提出的自学习式传感器定标系统与非线性校正传感器系统相比，具有如下优点。

1、适用于各种传感器的高精度测量。降低了对传感器线性度的要求，扩大了传感器非线性校正定标的测量范围。

2、数据处理计算机在完成校正定标的过程中进行各种复杂的优化，数据处理在数据处理计算机中完成，从而节省了定标仪的内存，也简化了定标仪的结构。

3、定标仪结构简单，便于生产制造。

4、校正定标过程方便、迅速。计量部门配备定标处理系统，就可以对各台定标仪进行统一标准定标，有利于计量标准化。

图1是本发明的自学习式传感器定标系统的结构原理图。

图2是图1所示本发明的自学习式传感器定标系统中标准测量仪器接口的另一种结构原理图。

图3是本发明的另一种自学习式传感器定标系统的结构原理图。

图1、2、3中标记7、8、9分别为数据总线，地址总线，控制总线。其中的虚线框分别表示如下：

23、定标测量环境26、定标仪

27、主测量通道28、辅助测量通道

33、传感器34、定标处理系统

35、微处理机

图1为本发明的自学习式传感器定标系统的实施方案。

自学习式传感器定标系统包括三个部分：定标仪26，传感器33，定标处理系统34。在传感器校正定标时，定标仪26、传感器33和定标处理系统34连成一体。