一種具有借鑒意義的傳感器輸入標(biāo)定技術(shù)

　　2.1 A/D轉(zhuǎn)換器

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

　　2.2力傳感器修正

　　反饋信號(hào)隨后通過(guò)一個(gè)以10級(jí)20行表格形式構(gòu)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性，采用多步分段式的方法。通常力傳感器的非線性區(qū)出現(xiàn)在使用極限狀況下(100%量程)，因此通常采用一個(gè)傳感器標(biāo)定增益和零偏就足夠了。

　　2.3力傳感器標(biāo)定零偏

　　對(duì)于具有特定靈敏度的力傳感器，以下的例子計(jì)算結(jié)果都少于10 V，這表明沒(méi)有信號(hào)截?cái)?。例如?/p>

　　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(cè)量范圍卻沒(méi)有達(dá)到。為了使反饋信號(hào)放大到滿量程的最大、最小力，就要使用力傳感器標(biāo)定增益(10級(jí)表格)。

　　為了快速確定力傳感器所需標(biāo)定增益，一是用對(duì)應(yīng)的理想最大輸入電壓除以實(shí)際放大后信號(hào)電壓，二是用對(duì)應(yīng)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(jì)算力傳感器標(biāo)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(cè)量信號(hào)中將會(huì)看到零偏。利用10級(jí)表格零偏列參數(shù)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(biāo)定零偏如表5所列。

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

　　3輸入標(biāo)定過(guò)程

　　以力傳感器輸入通道的標(biāo)定過(guò)程為例予以說(shuō)明。力的標(biāo)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(biāo)定

　　如采用一個(gè)獨(dú)立的精確電源作為輸入，返回信號(hào)需要通過(guò)一個(gè)1 MΩ的電阻連接到模擬地。避免由信調(diào)器電路的輸入電流的偏差而帶來(lái)的輸入電壓的不穩(wěn)定。同樣，也需要測(cè)量激勵(lì)電壓在電纜末端的電壓值，并把它考慮進(jìn)來(lái)。所以，強(qiáng)烈建議用戶采用標(biāo)定盒來(lái)進(jìn)行標(biāo)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(hào)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(shù)，這個(gè)放大因子可以把反饋信號(hào)放大到±10 V范圍內(nèi)。通過(guò)兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是采用硬件增益，另一是輸入通道標(biāo)定增益。

　　現(xiàn)以硬件增益為例，選擇能夠把反饋信號(hào)放大到小于或等于10 V的放大系數(shù)?？梢钥吹讲捎梅糯笙禂?shù)500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(shù)。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(xiàn)無(wú)法預(yù)測(cè)的后果。

　　在確定了硬件增益后，再把一個(gè)mV級(jí)高精度電源或一個(gè)標(biāo)定盒或參考力傳感器連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(dá)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(hào)不會(huì)高于+10 V或低于-10 V，建議標(biāo)定工作在滿量程的50%范圍內(nèi)進(jìn)行。