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在稱(chēng)重儀表系統(tǒng)中,來(lái)自傳感器的信號(hào)由于常受到各種外界因素的干擾,往往混進(jìn)一些峰值脈沖干擾信號(hào),造成儀表的斑失誤差。影響儀表精度的另一個(gè)重要因素是零位的穩(wěn)定性,如溫漂和時(shí)漂,它們統(tǒng)稱(chēng)為零漂,在硬件電路設(shè)計(jì)中是不可避免要產(chǎn)生的。所以,在稱(chēng)重儀表的軟硬件設(shè)計(jì)中,如何有效地克服疏失誤差和零漂誤差,提高測(cè)量精度,這是一個(gè)很重要的問(wèn)題。下面將分別介紹克服疏失誤差的萊特準(zhǔn)則和解決零漂誤差的方法和具體步驟。
一、疏失誤差的克服
一些偶然因素(如工業(yè)脈沖、電源干擾等)引起的誤差稱(chēng)為疏失誤差.對(duì)于疏失誤差的克服,在軟件上常采取程序判斷限幅濾波方法,即把兩次相鄰的采樣值相減,求出其增量,然后與兩次采樣允許的最大差值?Y進(jìn)行比較,如果小于或等于?Y,則取本次采樣值;如果大于?Y,則仍取上次采樣值作為本次采樣值。這種方法的關(guān)鍵是擇取?Y。如果?Y太大,則易使干擾信號(hào)串入,使系統(tǒng)誤差增大?Y太小,又可能會(huì)濾去有用信號(hào),不能完全跟蹤參數(shù)對(duì)象。那么,?Y為多少臺(tái)適呢?怎樣才能更有效、更準(zhǔn)確地剔除奇異項(xiàng),從而克服疏失誤差呢?這就是所要講的萊特準(zhǔn)則。萊特準(zhǔn)則:當(dāng)測(cè)量次數(shù)n趨向無(wú)窮大,且誤差服從正態(tài)分布時(shí),在各次測(cè)量值中,若某次測(cè)量值x,所對(duì)應(yīng)的剩余誤差Vi>3a,則Vi為粗大誤差,Xi為壞值,應(yīng)剔除不用。
從萊特準(zhǔn)則可以看到,當(dāng)采用程序判斷限幅濾波方法時(shí),為了剔除干擾信號(hào),可以先求出標(biāo)準(zhǔn)誤差”取?Y=3a,這樣就可以更準(zhǔn)確地剔除干擾信號(hào),從而減小儀表系統(tǒng)的疏失誤差。
二、零漂的克服
1.零位補(bǔ)償
零位補(bǔ)償?shù)脑?在零輸入信號(hào)時(shí),包括傳感器、放大器及其計(jì)算機(jī)接口電路在內(nèi)的整個(gè)測(cè)量部分的輸出應(yīng)為零,但由于零漂的存在,零輸入信號(hào)時(shí)輸出則不為零,此時(shí)的輸出值實(shí)際上就是系統(tǒng)的零位漂移值.所以,計(jì)算機(jī)把這個(gè)檢測(cè)到的零位漂移值存入內(nèi)存中,然后在每一次測(cè)量中都減去這個(gè)零位漂移值,從而實(shí)現(xiàn)了零位補(bǔ)償.
基于上述原理,零位補(bǔ)償?shù)牟襟E為:
第一,由微機(jī)數(shù)字口輸出控制信號(hào)用來(lái)控制電子開(kāi)關(guān),如為CD4051、CD4066等多路開(kāi)關(guān),使得由傳感器方向來(lái)的信號(hào)被切斷.同時(shí)放大器輸入部分被短接,造成虛擬的“零輸入”。
第二,微機(jī)采祥以時(shí)的信號(hào),理想采樣值為0,但因零漂存在,則為一定數(shù)量值,微機(jī)獲得該值后,存入相應(yīng)的內(nèi)存單元中.
第三,將模擬電子開(kāi)關(guān)控制為傳感器信號(hào)可以接受的狀態(tài),以便采樣信號(hào),在每一次果祥得到的信號(hào)值中,都減去存入內(nèi)存單元的“零位值”,獲得零位補(bǔ)償?shù)男Ч?
第四,微機(jī)在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,重新步驟一、二、三,這樣可以保證零位補(bǔ)償?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)魂性。
2.自動(dòng)等跟蹤補(bǔ)償
由于零漂移往往并非線(xiàn)性的,所以就有必要隨時(shí)對(duì)零位補(bǔ)償值進(jìn)行修正.無(wú)論是何種原因所引起的漂移,在一很短的時(shí)間范圍內(nèi),其漂移輸岀的増量?X總是很小的,因此,可在很小的?t時(shí)冋內(nèi),對(duì)本次采樣輸出值和上次采樣輸出值之差?X這個(gè)量進(jìn)行判斷。如果?X小于原設(shè)定的某一具體數(shù)值,則認(rèn)為該?X是在?t時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所產(chǎn)生的零漂移量,將此增量心加到原暫存的零位漂移補(bǔ)償值中,本次采樣值仍為上次采樣值。如果下次即經(jīng)心后的果樣值經(jīng)處理,?X大于設(shè)定增量,則為正常輸出,采祥值減去零位漂移補(bǔ)償值,也就是在原零位補(bǔ)償量的基礎(chǔ)上再減去?t時(shí)漂?X。
關(guān)于?t的選擇:對(duì)于采用A/D轉(zhuǎn)換的輸入采樣系統(tǒng),本次采樣到下一次采樣開(kāi)始之間的時(shí)間是非常短的,可以采用這一周期時(shí)間為?t時(shí)間,在微機(jī)每次采樣(或數(shù)次濾波采樣)后對(duì)采樣值(或累計(jì)值)與暫存零位補(bǔ)償值相減,得到?X進(jìn)行判斷.關(guān)于?X的設(shè)定,它與不同量的測(cè)量以及最大量程的選擇有關(guān),在具體的系統(tǒng)中通過(guò)調(diào)整而獲得,然后固定在內(nèi)存單元中。
一般來(lái)說(shuō),一個(gè)系統(tǒng)的零位漂移總是很有限的,因此程序中可預(yù)選設(shè)定一個(gè)限定值,每次采祥后或數(shù)次濾波采樣后,將采樣值與該限定值進(jìn)行比較.當(dāng)采樣值小于限定值時(shí),系統(tǒng)方能進(jìn)入零跟蹤處理。也可結(jié)合萊特準(zhǔn)則.事先根據(jù)量程再由微機(jī)自動(dòng)設(shè)定一定值.這樣可以提高微機(jī)的處理速度,還可自動(dòng)獲得限定值。
零自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償需要保存零位補(bǔ)償值和前次采樣值,同時(shí)也要使用已安排好的采樣限定值和采樣值增量.該增量決定在一很短時(shí)間內(nèi)是否有漂移增量,一旦有增量,也就是需要進(jìn)行零自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償。
三、結(jié)束語(yǔ)
以上介紹了克服疏失誤差和零漂誤差的具體方法與步驟,可用于實(shí)際稱(chēng)重儀表的軟件設(shè)計(jì)之中.除此種方法之外,還有平均法、中位值法、一階滯后法等數(shù)字濾波技術(shù)。因篇幅有限,這里就不再詳述。
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