来源:网络转载更新时间:2020-10-28 15:23:29点击次数:2975次
在称重仪表系统中,来自传感器的信号由于常受到各种外界因素的干扰,往往混进一些峰值脉冲干扰信号,造成仪表的斑失误差。影响仪表精度的另一个重要因素是零位的稳定性,如温漂和时漂,它们统称为零漂,在硬件电路设计中是不可避免要产生的。所以,在称重仪表的软硬件设计中,如何有效地克服疏失误差和零漂误差,提高测量精度,这是一个很重要的问题。下面将分别介绍克服疏失误差的莱特准则和解决零漂误差的方法和具体步骤。
一、疏失误差的克服
一些偶然因素(如工业脉冲、电源干扰等)引起的误差称为疏失误差.对于疏失误差的克服,在软件上常采取程序判断限幅滤波方法,即把两次相邻的采样值相减,求出其增量,然后与两次采样允许的最大差值∆Y进行比较,如果小于或等于∆Y,则取本次采样值;如果大于∆Y,则仍取上次采样值作为本次采样值。这种方法的关键是择取∆Y。如果∆Y太大,则易使干扰信号串入,使系统误差增大∆Y太小,又可能会滤去有用信号,不能完全跟踪参数对象。那么,∆Y为多少台适呢?怎样才能更有效、更准确地剔除奇异项,从而克服疏失误差呢?这就是所要讲的莱特准则。莱特准则:当测量次数n趋向无穷大,且误差服从正态分布时,在各次测量值中,若某次测量值x,所对应的剩余误差Vi>3a,则Vi为粗大误差,Xi为坏值,应剔除不用。
从莱特准则可以看到,当采用程序判断限幅滤波方法时,为了剔除干扰信号,可以先求出标准误差”取∆Y=3a,这样就可以更准确地剔除干扰信号,从而减小仪表系统的疏失误差。
二、零漂的克服
1.零位补偿
零位补偿的原理:在零输入信号时,包括传感器、放大器及其计算机接口电路在内的整个测量部分的输出应为零,但由于零漂的存在,零输入信号时输出则不为零,此时的输出值实际上就是系统的零位漂移值.所以,计算机把这个检测到的零位漂移值存入内存中,然后在每一次测量中都减去这个零位漂移值,从而实现了零位补偿.
基于上述原理,零位补偿的步骤为:
第一,由微机数字口输出控制信号用来控制电子开关,如为CD4051、CD4066等多路开关,使得由传感器方向来的信号被切断.同时放大器输入部分被短接,造成虚拟的“零输入”。
第二,微机采祥以时的信号,理想采样值为0,但因零漂存在,则为一定数量值,微机获得该值后,存入相应的内存单元中.
第三,将模拟电子开关控制为传感器信号可以接受的状态,以便采样信号,在每一次果祥得到的信号值中,都减去存入内存单元的“零位值”,获得零位补偿的效果.
第四,微机在经过一定时间后,重新步骤一、二、三,这样可以保证零位补偿的可靠性和准魂性。
2.自动等跟踪补偿
由于零漂移往往并非线性的,所以就有必要随时对零位补偿值进行修正.无论是何种原因所引起的漂移,在一很短的时间范围内,其漂移输岀的増量∆X总是很小的,因此,可在很小的∆t时冋内,对本次采样输出值和上次采样输出值之差∆X这个量进行判断。如果∆X小于原设定的某一具体数值,则认为该∆X是在∆t时间内系统所产生的零漂移量,将此增量心加到原暂存的零位漂移补偿值中,本次采样值仍为上次采样值。如果下次即经心后的果样值经处理,∆X大于设定增量,则为正常输出,采祥值减去零位漂移补偿值,也就是在原零位补偿量的基础上再减去∆t时漂∆X。
关于∆t的选择:对于采用A/D转换的输入采样系统,本次采样到下一次采样开始之间的时间是非常短的,可以采用这一周期时间为∆t时间,在微机每次采样(或数次滤波采样)后对采样值(或累计值)与暂存零位补偿值相减,得到∆X进行判断.关于∆X的设定,它与不同量的测量以及最大量程的选择有关,在具体的系统中通过调整而获得,然后固定在内存单元中。
一般来说,一个系统的零位漂移总是很有限的,因此程序中可预选设定一个限定值,每次采祥后或数次滤波采样后,将采样值与该限定值进行比较.当采样值小于限定值时,系统方能进入零跟踪处理。也可结合莱特准则.事先根据量程再由微机自动设定一定值.这样可以提高微机的处理速度,还可自动获得限定值。
零自动跟踪补偿需要保存零位补偿值和前次采样值,同时也要使用已安排好的采样限定值和采样值增量.该增量决定在一很短时间内是否有漂移增量,一旦有增量,也就是需要进行零自动跟踪补偿。
三、结束语
以上介绍了克服疏失误差和零漂误差的具体方法与步骤,可用于实际称重仪表的软件设计之中.除此种方法之外,还有平均法、中位值法、一阶滞后法等数字滤波技术。因篇幅有限,这里就不再详述。
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