一種具有借鑒意義的傳感器輸入標定技術(shù)

　　2.1 A/D轉換器

　　傳感器信號經(jīng)過(guò)調理即放大后，就要被送入到ADC進(jìn)行轉換。由于放大器和ADC本身有微小的誤差，通常有必要對數字輸出信號進(jìn)行修正以便獲得一個(gè)更精確的信號。這通過(guò)輸入通道標定增益(Calibration Gain)和零偏(CalibrationOffset)來(lái)實(shí)現。

　　2.2力傳感器修正

　　反饋信號隨后通過(guò)一個(gè)以10級20行表格形式構成的軟件放大器做進(jìn)一步的修正。這個(gè)表格的目的是用來(lái)修正力傳感器的非線(xiàn)性，采用多步分段式的方法。通常力傳感器的非線(xiàn)性區出現在使用極限狀況下(100%量程)，因此通常采用一個(gè)傳感器標定增益和零偏就足夠了。

　　2.3力傳感器標定零偏

　　對于具有特定靈敏度的力傳感器，以下的例子計算結果都少于10 V，這表明沒(méi)有信號截斷。例如：

　　10×1.934 mV/V×500 = 9.670 V10×2.321 mV/V×250 = 5.800 V然而，±10 V的整個(gè)測量范圍卻沒(méi)有達到。為了使反饋信號放大到滿(mǎn)量程的最大、最小力，就要使用力傳感器標定增益(10級表格)。

　　為了快速確定力傳感器所需標定增益，一是用對應的理想最大輸入電壓除以實(shí)際放大后信號電壓，二是用對應的理想靈敏度除以實(shí)際靈敏度，表3和表4所列就是兩種計算力傳感器標定增益的方法值。

　　由于力傳感器的靜態(tài)零偏或作用在力傳感器上的其他質(zhì)量，測量信號中將會(huì )看到零偏。利用10級表格零偏列參數輸入可消除這個(gè)偏移，以全量程的百分比值輸入后的力傳感器標定零偏如表5所列。

　　自此，軟件中的讀數將以滿(mǎn)量程的百分比形式準確地顯示，或以工程值準確顯示。

　　3輸入標定過(guò)程

　　以力傳感器輸入通道的標定過(guò)程為例予以說(shuō)明。力的標定過(guò)程分為兩部分進(jìn)行。

　　3.1輸入通道增益和零偏的標定

　　如采用一個(gè)獨立的精確電源作為輸入，返回信號需要通過(guò)一個(gè)1 MΩ的電阻連接到模擬地。避免由信調器電路的輸入電流的偏差而帶來(lái)的輸入電壓的不穩定。同樣，也需要測量激勵電壓在電纜末端的電壓值，并把它考慮進(jìn)來(lái)。所以，強烈建議用戶(hù)采用標定盒來(lái)進(jìn)行標定。

　　確定已連力傳感器的靈敏度，例如，力傳感器靈敏度為1.979 8 mV/V.

　　確定反饋信號量程范圍是從-10 ~ +10 V.為了能夠充分利用整個(gè)量程，最理想的辦法是采用放大系數，這個(gè)放大因子可以把反饋信號放大到±10 V范圍內。通過(guò)兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現，一是采用硬件增益，另一是輸入通道標定增益。

　　現以硬件增益為例，選擇能夠把反饋信號放大到小于或等于10 V的放大系數?？梢钥吹讲捎梅糯笙禂?00倍時(shí)最接近10 V，因此它就是我們需要的最理想的放大系數。必須確保最終電壓不超過(guò)極限(-10 ~ +10 V)。若超過(guò)了極限，可能出現無(wú)法預測的后果。

　　在確定了硬件增益后，再把一個(gè)mV級高精度電源或一個(gè)標定盒或參考力傳感器連接到計算機系統的傳感器輸入通道上。

　　由于放大器和ADC不是完全理想的，自身存在很小的誤差，達到的增益不可能確切就是所選擇的硬件增益。為了確保最終信號不會(huì )高于+10 V或低于-10 V，建議標定工作在滿(mǎn)量程的50%范圍內進(jìn)行。