测控系统原理与设计6_测量数据处理题稿.ppt

第六章 测量数据处理 ;测量数据处理;本章主要内容;6.1 零位和灵敏度的误差校正 ;6.1.1 软件校正方法 ;二、实际的线性测试系统――存在“零位误差”和“灵敏度误差” ;测量误差 ;;三、误差校正算法 ;四、误差校正的软件实现 ;6.1.2 硬件校正方法 ;2、电桥调零电路 ;3、放大器输入偏移调零电路 ; ;4、A/D转换器调零电路 ;;;解：电位器RP1用于调整灵敏度误差，电位器RP2用于调整零位误差。 ;;二、灵敏度调整的硬件实现;下图为热敏电阻温度测量电路，表1为热敏电阻阻值随温度变化关系（温度从0摄氏度到100摄氏度），要将分压器的输出电压范围转换成0-5V的电压，供A/D转换用，试计算选择R2，RF。（R=1K，R1=10K）;;6.2 量程切换 ;1．尽可能高的测量速度 ; 2．确定性 ;3．安全性;6.2.1量程切换的依据――量程判别结果 ;;考虑一个增益可控放大器跟随8位A/D转换器组成的子系统，有A/D转换器量化噪声产生的相对误差不得大于0.5%，是确定量程切换的判据。 解：;二、模拟判别的方法――窗口比较器 ;三、数字判别的方法 ; 自动量程转换电路随其用途有多种的形式，但就其组成来说可以分为衰减器、放大器、接口及开关驱动三部分。;;;;三、量程切换的程序 ;;6.3 超限自动报警 ;报警处理程序设计;一、主流程——的处理： ;二、超限处理流程――或的处理： ;6.3.2越限报警系统设计实例 ;图4-3-2锅炉报警电路原理图 ;二、锅炉报警系统程序设计;图4-3-3锅炉报警程序框图 ;6.4 标度变换 ; 由上图可见，测量结果的显示有模拟和数字两种形式。无论是模拟的显示还是数字的显示，在测量通道中都经历了多次转换即多次量纲变化。因此，为了使操作人员能从显示器上直接读出带有被测量量纲单位的数值，就必须进行必要的变换，这个变换称为标度变换。 ;1．数字显示的线性通道标度变换; 对不包含任何非线性环节的数字化测量通道，图中(b)和(d)中A/D转换结果Di与被测量xi＝x0Ni，存在如下线性关系： ; 适当选择和调整放大器增益K使它满足以下条件： 则A/D转换结果Di与被测量xi的数值Ni相等，在此条件下可将A/D转换结果作为被测量的数值去显示或打印。 ;;【例6—4－1】;;;;; ???题知，称重传感器的灵敏度为 MC14433的满量程输出数字 ，满量程输入电压E2=２V，要求A/D转换器直接输出公斤数即 ，这些参数连同上式代入式（4－3－9）得， ;2、非线性通道的标度变换 ;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，把标准输入值Ni写入以Di为地址的EPROM存贮单元中，这样每当A/D转换器产生一个数据Di时，就能以Di作为访问地址从EPROM的该地址存贮单元中读出与Di相对应的Ni值。 ;三、用硬件实现标度变换的优缺点： ; 当被测信号来自电位器式、电桥式或其它需要激励电源的传感器的时候，如果让ADC的基准电压输入端和传感器用同一个电压激励则转换结果将不受激励电压波动的影响。后图是一个对电阻电桥输出信号进行转换的原理电路。由于电桥输出存在一个共模电压(VR/2)需用一个具有高CMRR的仪器放大器，先将差动信号转换成不含共模电压的单端输出信号，再送入ADC进行转换。 ;软件实现方法一、线性标度变换 ; 某智能温度测量仪采用8位ADC，测量范围为10～100℃，仪器采样并经滤波和非线性校正后（即温度与数字量之间的关系已为线性）的数字量为28H。此时，式（4.32）中的A0=10℃，Am=100℃，Nm=FFH=255，Nx=28H=40。则 ;;二、非线性参数的标度变换 ;6.5 系统非线性校正 ;校正函数法 ;　　　　　 ;四、建模方法;1、代数插值法 ; 插值函数g(x)可以为各种函数形式，由于多项式容易计算，一般常用n次多项式作为插值函数，并记n多项式为pn(x)，这种插值方法叫做代数插值，也叫做多项式插值。 现要用一个次数不超过n的代数多项式 去逼近，使在节点处满足： ; 由于多项式pn(x)中的未定系数有n+1个，由前两式可得到关于系数an，……，a1，a0的线性方程组 ：; 当x0，x1，……，xn，互异时，方程组有唯一一组解。因此，一定存在一个唯一的pn(x)满足所要求的插值条件。这样我们只要根据已知的xi 和yi (i=0， 1，……， n )去求解方程组，就可以求出ai ( i = 0，1， ……，n )，从而得到pn(x)。这是求出插值多项式最基