一种可借鉴的传感器输入标定技术-pg电子游戏官网官方网站

　　针对力和位移传感器的输入标定技术，并根据理想传感器灵敏度计算了硬件增益和通道增益，同时以软件方式进行了修正。通过工程实际验证，这种方法标定结果准确，便于操作，具有工程推广价值。　

　　输入标定过程

　　以力传感器输入通道的标定过程为例予以说明。力的标定过程分为两部分进行。

　　3.1输入通道增益和零偏的标定

　　如采用一个独立的精确电源作为输入，返回信号需要通过一个1 mω的电阻连接到模拟地。避免由信调器电路的输入电流的偏差而带来的输入电压的不稳定。同样，也需要测量激励电压在电缆末端的电压值，并把它考虑进来。所以，强烈建议用户采用标定盒来进行标定。

　　确定已连力传感器的灵敏度，例如，力传感器灵敏度为1.979 8 mv/v.

　　确定反馈信号量程范围是从-10 ~ 10 v.为了能够充分利用整个量程，最理想的办法是采用放大系数，这个放大因子可以把反馈信号放大到±10 v范围内。通过两个步骤来实现，一是采用硬件增益，另一是输入通道标定增益。

　　现以硬件增益为例，选择能够把反馈信号放大到小于或等于10 v的放大系数。可以看到采用放大系数500倍时最接近10 v，因此它就是我们需要的最理想的放大系数。必须确保最终电压不超过极限(-10 ~ 10 v)。若超过了极限，可能出现无法预测的后果。

　　在确定了硬件增益后，再把一个mv级高精度电源或一个标定盒或参考力传感器连接到计算机系统的pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台输入通道上。

　　由于放大器和adc不是完全理想的，自身存在很小的误差，达到的增益不可能确切就是所选择的硬件增益。为了确保最终信号不会高于 10 v或低于-10 v，建议标定工作在满量程的50%范围内进行。

　　例如，与所选硬件增益500对应的理想灵敏度为：

　　10 v反馈电压/(10 v激励电压×500)= 2 mv/v

　　需要注意的是，激励电压以 5 v、-5 v形式给出，而要以一个mv级高精度电源来仿真模拟力传感器输出信号，一般可选择 10mv和-10mv作为输出来模拟50%的载荷。这样：
5 v激励电压(50%的10 v激励电压)×2 mv/v = 10 mv因此有：

　　10 mv×500 = 5 000 mv反馈电压(50%的10 v反馈电压)为力传感器输入通道施加代表50%量程的模拟信号输入(10 mv)，同时将力反馈拖入到软件的图形取样窗口中，可以看到显示的平均值接近50%.为了把这个值调整到准确的50%，就需要对输入通道进行标定。选择菜单中的“calibrate”按钮，就可以打开如图4所示的窗口。

　　图4 输入通道标定增益和零偏

　　对话框中的“current values”方框中显示来自输入反馈的mv电源、标定盒或参考力传感器的当前电压百分数值。“unscaled value”应该显示一个接近-50%的读数。点击“copy”，把这“unscaled value”复制到“unscaled value”列的第一行。随后，在“scaled value”列的第一行中输入我们的期望值(-50%)。

　　转换mv级电源或力pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台的极性。“unscaled value”

　　应该显示一个接近 50%的读数。把这个值复制到“unscaledvalue”列的第二行，并在“scaled value”列的第二行输入 50%的值。

　　现在，按下“calculate(计算)”按钮，软件开始计算该传感器输入通道标定增益和零偏以达到期望的scaled值。按下“apply(应用)”按钮，这些值将被保存到计算机软件系统中。

　　3.2力传感器的增益和零偏标定

　　这个问题实际上就是力pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台标定的设定，即参数表格中的增益和零偏。

　　上述输入通道标定增益和零偏，都是以理想力传感器灵敏度进行的，而最终实际的力传感器灵敏度并不等同于理想力传感器灵敏度，因此为了得到真实的力反馈信息，就需要对上述输入通道的标定增益和零偏进行修正。方法如下：

　　(1)对实际力传感器的灵敏度进行补偿。修正系数利用公式计算：

　　修正系数=理想灵敏度(mv/v)/实际灵敏度(mv/v)示例：lc灵敏度修正系数= 2 / 1.979 8 = 1.010 2.

　　(2)系统的最终增益。利用公式计算：

　　系统的最终增益=输入通道标定增益×lc灵敏度修正系数示例：系统最终增益= 1.004 37×1.010 2 = 1.014 61.

　　(3)将真实力传感器连接到传感器输入通道后，用手拉或压一下力传感器来检查增益的符号。如果不正确的话，给系统增益改变一下正负号。

　　(4)由于力传感器自身的静态零偏或施加在力传感器上的质量，可以看到一个小的零点偏移。在软件图形窗口中看到的偏移值，从系统零偏(system offset)中加上或减去(如果需要的话)这个值。

　　(5)保存力pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台的lc灵敏度修正系数、系统最终增益和系统零偏(save the configuration)到软件系统中。

　　至此，就完成了实际力传感器的输入标定。

　　4　结语

　　本传感器(力、位移)输入标定实现方法，首先按实际要接入的传感器相对应的理想传感器对输入通道(硬件)进行标定，得到理想传感器输入通道标定增益和零偏;最后对实际要接入的传感器(软件)进行补偿，得到系统最终增益及系统零偏。

　　这一方法可方便、精确地实现计算机系统pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台输入标定。譬如，一个力传感器需要经常在计量部门标定，只需根据新标定的实际灵敏度，重新计算出lc灵敏度修正系数、系统最终增益及得到系统零偏，即可完成对该对力传感器的输入标定。这一方法已经在计算机测控系统得到应用，效果良好，值得推广和借鉴。

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