[其他]換能器接口及其有關(guān)部分的改進(jìn)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86108362
• 申請日: 1986-11-20
• 公開（公告）號: CN86108362A
• 公開（公告）日: 1987-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克里斯托弗爾·弗朗希斯·吉姆布利特
• 申請（專利權(quán)）人: 德拉利姆工業(yè)有限公司
• 主分類號: G06F3/00
• 分類號: G06F3/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 王以平

本發(fā)明涉及電換能器的接口，利用它，便可以在使用換能器時糾正換能器的測量誤差。

在本文中，“誤差”一詞應(yīng)解釋為所觀測參數(shù)的測定值與其真值的偏差或差異。“誤差校正”一詞是指將測定值校正到真值所需要的任何形式的處理過程，也就是信號修整過程。

廣義而言，換能器測量誤差有以下三類：

A、由于換能器操作環(huán)境的變化產(chǎn)生的誤差。例如供電電壓的變化，溫度的變化，以及會改變主要觀測參數(shù)測定值的任何其他環(huán)境參數(shù)的變化，這些都屬于操作環(huán)境的變化。

B、由一類換能器中各個換能器自身特性的變化引起的誤差。這些誤差可以是由于制造公差的傳播、制造者標(biāo)定過程中的誤差、單個傳感器老化的長期效應(yīng)等引起的。

C、分類誤差，這是每一類換能器所特有的誤差。例如，所有基本上屬于熱敏元件型的天然氣流量控制換能器，因其熱敏元件特性及工作原理所限，都有非線性的輸出。再有，大多數(shù)半導(dǎo)體壓強換能器的薄膜的柔性隨著薄膜從靜止?fàn)顟B(tài)（零位移狀態(tài)）偏離的增大而減小，因而在其量程的某些部分，顯示出非線性的響應(yīng)特性。

過去已有兩種通用的方法來校正這些誤差：

1、或者用換能器相聯(lián)電路中的元件，或者用形成換能器的主要部分的元件，對換能器的模擬信號進(jìn)行修整，這些元件由換能器的制造者來調(diào)整。

2、在把換能器與微處理機或計算機聯(lián)用時，可將測試單個換能器時所得到的與該換能器有關(guān)的數(shù)據(jù)存入微處理機或計算機的內(nèi)存儲器，每當(dāng)讀數(shù)時便應(yīng)用這些已存入的數(shù)據(jù)來校正換能器誤差。在某些情況下，可能要求微處理機緊靠換能器以便在當(dāng)?shù)匦Ｕ`差。

這兩種校正系統(tǒng)都有不足之處。修整模擬信號要求將必要的校正元件設(shè)計到換能器的相聯(lián)電路之中，而且要求整個電路（包括換能器）應(yīng)該在預(yù)期操作條件下經(jīng)過重復(fù)的循環(huán)，以便能正確地調(diào)整好電路。這必將增加生產(chǎn)時間和費用，而且除非校正電路相當(dāng)完善，否則不易達(dá)到很高的精度。

盡管利用微處理機或計算機可以達(dá)到較高的精度（只受測試設(shè)備精度的限制），但其缺點是：如果需要更換換能器，那么存貯在微處理機或計算機中的校正數(shù)據(jù)也必須改變。除此之外，當(dāng)由一臺微處理機或計算機控制若干個換能器時，就必須把與每個換能器有關(guān)的數(shù)據(jù)都存入微處理機或計算機中的一組數(shù)據(jù)表中。這樣，可以用于這一目的內(nèi)存貯器容量限制了一臺給定容量的微處理機或計算機所能控制的換能器數(shù)目。

因此，本發(fā)明提供了一個可與一個具體的電換能器相聯(lián)的可尋址的換能器接口，該接口能夠存貯校正數(shù)據(jù)，用于校正本文所定義的與該換能器有關(guān)的誤差，這樣，當(dāng)外部控制裝置訪問該接口時，可將校正數(shù)據(jù)與換能器測定數(shù)據(jù)一起傳送給控制裝置。

所說的誤差校正數(shù)據(jù)最好以數(shù)字形式存貯。

接口中最好包括一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，將換能器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。

誤差校正數(shù)據(jù)和換能器測量數(shù)據(jù)最好以串行形式傳送給控制裝置。

再進(jìn)一步，本發(fā)明提供的與換能器結(jié)合在一起的接口可將誤差校正數(shù)據(jù)存入所述存貯器中。

在這種結(jié)構(gòu)中，可尋址換能器接口可以接受訪問，回答出下列各項信息的一部分或全部：

1、該接口的唯一地址，以確認(rèn)正作回答的接口正是要訪問的接口。

2、該接口相連的換能器的類別標(biāo)識符，使信號修整能夠適合于要執(zhí)行C類誤差校正的換能器的類別。

3、與換能器測定值有關(guān)的原始（未處理的）數(shù)據(jù)。

4、用于校正A類誤差的預(yù)先編碼數(shù)據(jù)（通常應(yīng)該用另一個模一數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入來測量引起誤差的參數(shù)（例如溫度））。

5、用于校正B類誤差的與單個換能器有關(guān)的預(yù)先編碼數(shù)據(jù)。

利用這種手段，一個普通的微處理機或計算機可以訪問多種換能器（本地的或者遠(yuǎn)離微處理機或計算機的）。利用預(yù)先編碼數(shù)據(jù)，普通的微處理機或計算機可以確認(rèn)換能器類型;為該類換能器選定適當(dāng)?shù)男盘栃拚绦?將接口回答中包含的校正因子和/或校正數(shù)據(jù)送入信號修整程序，從而將測定值盡可能地校正到接近于真正值。

再進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一個用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換器，特別是應(yīng)用于上述結(jié)構(gòu)（但不是唯一的）之中的模一數(shù)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包含由給定電流值的恒流源將電容器充電的充電裝置、用于比較模擬信號值與上述電容器充電電壓的比較器、一個當(dāng)電容器從零電壓開始充電時便開始計數(shù)的數(shù)字計數(shù)器、一個移位寄存器和向移位寄存器送數(shù)的加載電路。當(dāng)比較器檢測出電容器充電電壓與模擬信號值相等時，加載電路便將上述計數(shù)器的瞬時計數(shù)值送入移位寄存器。