[第四章测量数据处理.ppt

第4章 测量数据处理 4 测量数据处理 原始测量数据 A/D转换 微机内部先预处理 显示或输出 4. 测量数据处理 4.1 零位和灵敏度的误差校正 4.2 量程自动切换 4.3 超限自动报警 4.4 标度变换 4.5 非线性校正算法 4.6 数字滤波 4.1零位和灵敏度的误差校正 软件校正方法 理想的线性测试系统 软件校正方法 实际的线性测试系统――存在“零位误差”和“灵敏度误差” 软件校正方法 测量误差 （系统误差） 软件校正方法 误差校正算法 软件校正方法 误差校正算法 软件校正方法 误差校正算法 软件校正方法 硬件校正方法 零位调整电路 传感器调零电路 许多传感器都设置了专门的调零电路，当被测非电量为零而传感器的输出不为零，可调整调零电路中的调零电位器实现调零。 硬件校正方法 电桥调零电路 传感器常采用电桥作为测量电路 为保证被测参数为零时，电桥输出也为零。设置了调零电位器。 硬件校正方法 放大器输入偏移调零电路 硬件校正方法 A/D转换器调零电路 若A/D的输入高端：被测电压Ux 低端：调零电路提供偏移电压Ua＝U b,则有 AD590调零电路 灵敏度调整的硬件实现 调整传感器本身的灵敏度 调整传感器电桥电源电压 调整放大器放大倍数――最常用。 调整A/D转换器的基准电压 注意：在零点和灵敏度都发生漂移的情况下，通常是先调零，后调灵敏度。 4.2 量程自动切换 量程 指检测系统测量上限x max和测量下限xmin之代数差，即： 量程自动切换 使测量过程自动迅速地选择在最佳量程上 既能防止数据溢出和系统过载，又能保证一定的测量精度。 4.2 量程自动切换 两个问题： 1、如何才能知道什么时候该量程切换？ 2、怎么实现量程切换？ 4.2 量程自动切换 量程切换的依据 4.2 量程自动切换 量程切换的依据 4.2 量程自动切换 相对误差 4.2 量程自动切换 量程判别条件 4.2 量程自动切换 模拟判别的方法――窗口比较器。图4－2－1 4.2 量程自动切换 数字判别的方法 量程切换的方法 程控放大器和程控衰减器 量程切换的方法 改变量程值方法 改变E 改变S 改变K――最常用 改变K的常用电路 数控放大器――由多路开关MUX和放大器构成（a）。 程控衰减器――由多路开关MUX和电阻分压网络构成。 MUX――用作“量程切换开关”。 量程切换的程序 编程原则 若判别结果是“欠量程”，则切换到较小的量程即降一个量程； 若判别结果是“超量程”，则切换到较大的量程即升一个量程； 若判别结果是既不“欠量程”也不“超量程”，则不进行量程切换； 若已经达到最小量程或最大量程，也不再进行量程切换。 通常一开始应先选用最大量程进行测量，以避免仪器过载或损坏。 4.3 超限自动报警 重要参数 上下限检查 报警 程序设计：比较方法 采样、数字滤波以及标度变换、比较 越限报警系统设计实例 锅炉报警系统 P1口各位功能分配 报警参数：水位(X1)、炉温(X2)、蒸汽压力下限(X3)； 报警点：水位上、下限、温度上、下限和蒸汽下限。 报警方式：当各参数均正常、无报警时绿灯亮， 当某参数过限发出报警信号，鸣笛并使相应指示灯亮。 锅炉报警电路原理图 软件设计－控制报警 报警参数和标志存放地址的分配： ①设一个报警标志单元如20H单元，无报警时20H清0，有报警时20H置“1”； ②水位、温度、压力三个参数采样值分别存放在SAMP为首地址的内存单元中； ③5个报警点分别存放在30H~34H内部RAM中。水位上、下限用MAX1、MIN1表示；温度上、下限用MAX2、MIN2表示，蒸汽压力用MIN3表示，依次存于30H~34H单元。 4.4 标度变换 标度变换 为能从显示器上直接读取带有被测量量纲的数值所进行必要的变换。 普通万用表上电流、电压刻度 普通万用表上电阻刻度 硬件实现-模拟显示线性、非线性 硬件实现--模拟显示非线性校正电路 若串接非线性校正电路的传输函数是被校正非线性环节传输函数的反函数，则刻度盘就可采用线性刻度。 硬件实现--数字显示线性通道 从A/D转换结果Di得到被测量的数值Ni 硬件实现--数字显示线性通道 硬件实现--数字显示线性通道 实现标度变换的方法 调整放大增益； 调整传感器灵敏度(例如调整应变电桥的电源电压)； 调整A/D转换器基准电压E。 称重传感器的灵敏度为 硬件实现--数字显示非线性通道 在A/D转换器之前串接 “模拟线性校正电路” 该校正电路的输入－输出特性曲线与非线性环节的输入－输出特性曲线成反函数关系，就可使A/D转换结果与被测量成线性关系。 A/D转换器之后增设EPROM线性化器 首先通过校准实验获得每个标准输入产生的A/D转换数据，把