测量系统的智能化.ppt

测量系统的智能化
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智能化特征：
就智能化仪表和装置来说，则应该具有以下特征：　　（1）能自动完成某些测量任务或在程序指导下完成预定动作；　　（2）具有进行各种且线性也有明显改善。
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(3)最佳参数选择
最佳参数选择是指用线性特性替代实际的非线性特性时，选择合适的参数使二者之间的误差满足设定值的要求。在非线性特性的线性标定中，寻找一条直线取代整条曲线，取代的约束条件是根据需要设定，例如要求取代后的某种误差(如相加误差、或相乘误差等)符合某种限定(如处于最小等)，依据此约束条件就能找出取代直线的最佳参数。
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(4)加入校正环节
在整个检测系统中加入非线性校正环节的方式，可以是串联方式接入，即开环式；也可以是作为系统的反馈回路接入，即闭环式。
非线性校正环节本身的持性是非线性的，用它的非线性去补偿检测系统的非线性。非线性校正环节持性，由检测系统的非线性持性用解析法或图解法求得。
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上面介绍的线性化方法是在模拟量的输入通道中加非线性补偿电路。在非电量电测系统中，非线性校正装置也可以放置在A／D转换之后。随着计算机技术的广泛应用，尤其是微型计算机的迅速发展，人们想到了充分利用计算机处理数据的能力。
数字线性化
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用软件进行传感器特性的非线性补偿，使输出的数字量与被测物理量之间呈线性关系。这种方法有许多优点，
（1）首先它省去了复杂的补偿硬件电路，简化了装置；
（2）可以发挥计算机的智能作用，提高了检测的准确性和精度；
（3）适当改变软件内容，可对不同的传感器特性进行补偿，也可利用一台微机对多个通道、多个参数进行补偿。
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1、 计算法
当传感器的输入量与输出量之间有确定的数学表达式时，就可采用计算法进行非线性补偿。计算法就是在软件中编制一段完成数学表达式的计算程序，当被测参量经过采样、滤波和变换后，直接进入计算程序进行计算，计算后的数值即为经过线性化处理的输出量。
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这是一种分段线性插值法。它是根据精度要求对反非线性特性曲线（如图5－2）进行分段，用若干段折线逼近曲线。将折点座标值（ui，xi）存入数据表中，测量时首先要判断输入被测量xi的电压值ui是在哪一段，然后根据那一段的斜率进行线性插值，即得输出值yi=xi。
以三段为例，折点座标值为：(ul，xl），（u2，x2），(u3，x3)，(u4，x4），如图5－3所示。
2、查表法（插值法）
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测量仪器、系统在输入为零时其输出往往不为零，即存在零点误差，这属于固定系统误差。如果在某些干扰因素如温度、电源电压波动作用下，测量系统的增益、零点发生漂移，将引入可变系统误差。
具有自校零与自校准智能功能的测量仪器、系统，在软件程序的导引下进行三步测量法，自动校正零点以及自动消除因零点漂移、增益漂移(又称灵敏度漂移)而引入的误差，从而提高了整个系统的精度与稳定性。
自校零与自校准
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二标准值实时自校法
自校准功能实现的原理框图如图所示：
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第一步校零，输入信号为零点标准值，输出值为y0＝a0；
第二步标定，输入信号为标准值VR，输出值为yR；
第三步测量，输入信号为传感器的输出Vx，输出值为yx，则被校环节的增益a1为：
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量程的自动切换也就是增益的自动选择，要综合考虑被测量的数值范围，以及对测量精度、分辨率的要求诸因素来确定增益(含衰减)档数的设定和确定切换档的准则，这些都依具体问题而定。
量程自动切换
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改变电压的量程，最简单的方法是在电压的输入电路中带有电阻衰减器，如图所示。设图中有四个量程，每个量程相差10倍。为了能自动