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传输器

传输器范文第1篇

关键词:无线传感器网络;调制解调;图像传输;单片机

中图分类号:TN915 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)21-076-03

Design of Transmission Circuit on Wireless Sensor Network System

CHEN Hong1,LI Wei2

(1.Nanjing College of Information Technology, Nanjing,210046,China;2.Jiangsu Provincial Electric Power Test Research Institute Company, Nanjing,210036,China)

Abstract:Wireless multi-sensor network system is composed of command center and lots of detection units.It mainly includes the following items: design of the data communication by wireless channel,design of the image sampling system and design of different units developed to system including the modem and unit of radio interface.According to the system requirement,the research has constructed under the monolithic integrated circuit control modem module,the modem and the wireless military station′s interface module in the wireless data transmission system aspect.

Keywords:wireless multi-sensor network;modem;image transmission;single chip computer

0 引 言

无线传感器网络就是一种RGS系统(远程地面传感器系统),它是一种利用多种传感器作为综合情报采集元件,进行数据融合、编码等处理后,发送给指挥中心,处理还原后在监控平台显示出来的探测系统。它集传感器技术、图像探测技术、震动探测技术、声音探测技术、无线通信技术、数字编码压缩技术、信息融合技术及计算机技术为一体,是由多种高新技术集成的综合性技术[1,2]。无线多传感器网络系统主要由以下几部分组成:

(1) 系统前端传感器[3]及GPS模块――信号采集部分:主要是由图像、声音、震动以及红外传感器组成的探测单元和GPS模块构成,负责完成战场信息监测任务。

(2) 信息传输部分:主要负责将采集到的信息压缩编码和进行远距离无线传输。

(3) 指挥中心测控平台部分:主要完成对监测单元的远程控制及信号接收任务,并对搜集到的各种信息进行融合处理、分析。将处理结果提供给指挥中心人员,使他们能及时准确地把握战场态势,做出相应的决策。本文主要是对无线传感器网络中图像传输系统[4]的硬件设计与软件编程的思想。

1 发射端调制解调器硬件电路设计和工作原理

调制解调器硬件电路在发射方和接收方,由于所需完成的任务不同,实际上是不一样的。发射方调制解调器电路原理图如图1所示。

系统使用+5 V的电源由无线电台的电池变换后供给。MSM7512B[5]使用专用的3.579 545 MHz的晶体,由于其内部有接地电容,不用外接补偿元件;单片机使用频率为11.059 2 MHz的晶体,主要是为了在波特率设置时,可以取得准确的波特率,能有效避免定时器工作产生的积累误差,外接的补偿元件是二个30 pF电容。为了防止单片机程序运行时的误操作,应将单片机EA/VPP端(31脚)置高电平,确保单片机访问内部的程序存储器。由于调制解调芯片MSM75l2B和单片机W77E58都支持TTL电平,所以单片机的第一串行通信口TXD,RXD可以直接与MSM75125B的XD和RD相连;单片机的P1.0,P1.1分别连接MSM7512B的MOD2和MOD1,按通信的要求,在收发之间转换,以控制调制解调芯片的工作状态;P1.4则控制无线电台收/发状态的转换(PTT)。MSM75125B的AO和AI分别通过接口电路与无线电台的送/受话器相连。作为系统外部监视的显示电路全部由发光二极管和电阻构成,其中红色发光二极管D1为电源指示,

亮则表示系统的初始化过程正确;黄色发光二极管D2为发送正确指示,系统每正确完成一次数据发送任务,它应闪烁一次; D3为载波检测指示,如果亮则表示调制解调器检测到了信道中的有效载波信号;D4为数据传输指示,系统在发送数据时它就开始闪烁,直至数据发送完毕。如果前端传感器有数据需要传送时,产生一个下降沿脉冲,触发单片机的外部中断INT0(P3.2),单片机响应中断后,将前方来的8位并行数据由P2口(P2.0~P2.5)读入,由于P2口内部有上拉电阻,因此作为输入口时,可用TTL或MOS电路驱动,而不要外加上拉电阻。W77E58的串行通信口2可留作系统的扩展口备用。

2 接收方调制解调器与单片机的接口电路

接收方调制解调器电路与战场传感器方调制解调器电路在单片机和调制解调芯片的使用[6]和控制是一样的。所不同的是:单片机的第二串行口通过电平转换电路与计算机的RS 232C口相连,把接收到的数字信号传送给微机。接收方调制解调器与单片机的接口电路[7]如图2所示。发光二极管显示电路作用也不完全相同,其中D1~D8为接收数据显示,它能把正确接收的数据以二进数的形式显示出来,D9为系统的电源指示,D10为发送正确指示,D11为载波检测指示,D12为数据传送指示。

图2 接收方调制解调器与单片机的接口电路

3 调制解调器与PC机接口电路的设计

调制解调器与PC机接口实际上也就是调制解调器中单片机W77E58与PC机的接口电路,W77E58支持TTL电平,而微机串行通信口RS 232C支持EIA电平,因此在实现它们之间的串行通信时,必须设计电平转换电路,以满足它们各自的需要。

电平转换电路是指挥中心方调制解调器与微机的接口电路,它也是数据无线传输系统硬件电路(指挥中心方)的一个组成部分。其工作过程如下:由调制解调器解调出来的数字信号[8],由单片机处理后,从W77E58的串行通信口2,经电平转换芯片MAX232、PC机的RS 232C口(DB9)和微机内部的UART,最后传递给CPU,在监控平台上显示出来。其电路原理图如图3所示。

4 图像无线传输软件设计

程序共分五个部分,三个主程序为:发送方单片机程序、接收方单片机程序和微机接收程序;两个子程序为:差错处理子程序、发送延时子程序。

收、发双方及单片机与PC机之间的联络均采用软件“握手”信号联络。所有联络“握手”信号均为#0AAH,接收正确后应答信号为#00H,接收错误则应答为#0FFH。

传感器一方在无数据需要传输时,通过单片机的编程控制使MSM7512B工作在省电模式,此时调制解调芯片(不含W77E58)的功耗仅为0.1 mW,可以最大限度地延长电池的使用时间。

单片机与MSM7512B的逻辑控制关系:P1.0MOD2,P1.1MOD1,P1.5AOG,另外P1.4电台PTT,单片机控制MSM7512B和电台进行收、发转换。前端传感器有数据传输时,产生一个下降沿的脉冲信号启动整个系统的程序运行,数据传输完毕后,系统返回初始状态。单片机的P1.5口控制选择MSM7512B的的输出电平。

设定单片机的2个串行口都工作于串行口工作方式1;定时器T1工作于方式2(自动重装初值)[9],作波特率发生器,通过调整T1的初装值,用来选择1 200 b/s,600 b/s和300 b/s三种速率;定时器T2工作于方式1,作定时器,用来设计安排延时。

在系统的设计过程中,为了减少电台灵敏度不高和信道质量差误码等影响,发送方需连续发5次“握手”联络信号,接收方在连续2次收到正确的联络信号以后,才确认是有效的联络予以响应,否则认为是干扰信号,不予以响应。这样既能减少各类原因造成的接收机程序不启动运行导致漏报的可能性,又能保证接收机不因干扰信号而误操作,减少误报的机率。另外综合考虑电台的收发转换和调制解调芯片的收发转化所需的各类延时时间,在设计程序时专门安排了一个延时时间。经过大量的实验,得出一个比较合适的延时时间,即不论通信哪一方,在由收转为发状态后,都先延时70 ms,因为时间太短了系统不能正常工作,太长了可能会影响数据的传输速率,降低数据传输的时性。系统数据发射端和接收端单片机程序流程图如图4所示。

5 结 语

通过对MSM7512B调制解调芯片性能特点的了解,设计出了发射端和接收端调制解调器的实际电路,然后简单介绍了具有双串口功能的单片机W77E58的性能特点后,给出了数据无线传输系统的接收方单片机与PC机之间串行通信的硬件电路图,并描述了Modem与电台接口电路的设计过程,最后叙述了整个系统单片机软件的特点。从整体上给出了无线传感器网络数据无线传输系统的设计原理图。

无线传感器网络涉及传感器技术、网络通讯技术、无线传输技术、嵌入式计算技术、微电子制造技术、软件编程技术等领域,具有跨学科的特点,在军事、民防、环境、生态、农业、健康、家庭和其他领域都有广阔的应用前景,在空间探索和灾难救助等特殊领域,传感器网络业有其得天独厚的技术优势。

参考文献

[1]纪阳,张平.无线传感器网络的体系结构[J].中兴通讯技术,2005(4):32-35.

[2]盛敏,田野,李建东.无线传感器网络与自组织网络的研究现状[J].中兴通讯技术,2005(4):24-27.

[3]王家桢,王俊杰.传感器技术[M].北京:清华大学出版社,1996.

[4]毕厚杰.图像通信工程[M].北京:人民邮电出版社,1995.

[5]陆赛珍.无线数据通信中调制解调器的设计[J].通信技术与发展,1991(3):40-43.

[6]李键,王立宁.803l单片机控制调制解调器远程数据传输技术[J].电子技术应用,1999(5):37-39.

[7]黄宜适.单片FSK调制解调芯片MSM7512B及其应用[J].电子技术应用,1998(9):4-7.

[8]马光星.调制解调器与传输信道的关系[J].现代电信科技,1994(2):28-32.

传输器范文第2篇

在第25届江苏省青少年科技创新大赛上,本作品获得最高奖“江苏省人民政府青少年科技创新培源奖”。

用激光来传输数据

我研究家中的光纤接收器,发现了数据通过其内部的红外光线传输,于是我突发灵感,如果去掉其传播载体――玻璃丝,将它换成空气的话,效果是否依然存在?随即我就做了一个简单的实验装置,发现设想是正确的。于是,我开始了正式的研究。

刚开始,我对光纤接收器进行拆解,发现其内部主要有一个硅光传感器(如图1)、解码器以及网络部分,也就是说,只要有一个光线传感器、一个解码器就可以组成接受器了。至于发射器,我自己设计了将模拟音频信号转化为数字信号再转换成光信号的装置,其编码器也采用了430单片机,制作比较成功,只要有音频信号输入,激光发射器就会点亮并发出信号,将激光光斑照射在接收机的接收窗上,接收机的扬声器就能发声。

对此,本人进行了试验。试验方法:将频率发生器接入发射器,设置发出20Hz~6 000Hz的声波,接收器接入示波器,探究传播过程中是否有衰减。如图2。

经过试验,我得出以下结论:

由实验数据可知,此设备在传输过程中衰减度并不大。

激光能到哪信号就到哪

这种无线激光传输器,带宽可达到2.6GB/ S,功耗低,造价远低于性能相同的无线电波发射器,而且没有距离限制,可在特殊环境下使用。它采用的是5毫瓦的低功率激光头,有效距离为100米,理论上来说,只要激光功率足够大,其激光照射的距离也会变长,只要有光的地方都可以接收到信号。

安全性高,是无线激光传输器的另一大优点。现在大多数的数据发射器都用无线电波来控制,保密性较差,很多不法分子就是利用这一漏洞制作了一些装置,可以接收并利用相同的加密算法,破解出传输的数据内容。无线激光传输器因为是点对点单向传播,因此保密性相对较好。

两个应用实例

该项目进一步开发后,可应用于生活、娱乐、保密、军事等多种领域,有一定的市场前景。我就在此基础上,设计制作了两个小产品,一个是激光万能钥匙,一个是激光音频传输器。

传输器范文第3篇

【关键词】 无线传感器 网络数据 传输可靠性

一、前言

在现代的网络数据传输中,通过无线传感器可以更好的促进网络的安全性发展。此篇文章致力于对无线传感器网络数据传输做出可靠性的分析与理论评价,这样也可以更好的促进网络数据的实际应用,并且让网络数据逐渐的进入人们的视野,被人们所称赞与认可。通过无线传感器,可以更好的保障网络数据发展的可靠性,为人们的生活带来更大的便利。这样也可以从根本上促进网络数据的发展,促进信息时代的到来。

二、无线传感器网络可靠性的相关概述研究

2.1传感器技术的工作原理

传感器技术是利用物理知识,通过温度来促进声音形成,通过传感器转换成模拟量,在经过A/D转换电路化为数字量,再进行CPU处理。传感器技术的工作原理就是利用温度达到了一定程度,然后进行物理变化,进而经过传感器发出声音。就是经过一定量的温度值,再将这种温度值通过另一种方式显示出来。

2.2无线传感器网络可靠性的定义

在目前来说,更多发展的都是有线网络,这也使得无线网络的可靠性发展受到了一定的质疑。无线网络的可靠性发展需要大量的电池供电,利用传感器节点组成一条供电线,对于传感器节点间连接线有明确的规定,这样才能更好地促进传感器节点之间覆盖性更加广泛,促进无线传感器网络数据的可靠性发展。

三、基于寿命的无线传感器网络可靠性

无线传感器的使用具有一定的时间限制,并且通过更新换代来促进新的发展。在无线传感器网络的使用过程中,要通过不断的更新技术来促进网络数据的进一步发展以及更气,这就使得无线传感器网络的可靠性发展就一定的寿命。如果超过一定的r间,无线传感器网络就会由于缺乏技术而被淘汰下去,并且产生出新的技术,这样也给我国网络技术的发展带来一定的促进意义。所以,从无线传感器网络的使用寿命上来说具有一定的可靠性。

四、基于安全的无线传感器网络可靠性

无线传感器网络发展具有一定的风险,尤其是对无线传感器技术上的要求。所以,可靠的无线传感器网络的运行,将会让我国发展产生蝴蝶效应。然而,无线传感器网络的安全隐患与可靠性离不开关系,两者紧密相关。无线传感器网络是发展的重要环节,此环节如果被严格重视,这样也会大大增加无线传感器网络运行的可靠性。换句话说,无线传感器网络发展是否安全直接影响了无线传感器网络发展的可靠性。在无线传感器网络的发展过程中,如果能够避免安全风险,并且网络的发展都能够符合国家要求,发展的整个过程也都符合制定的标准,那么就会更好地促进我国无线传感器网络技术的发展。

五、无线传感器网络数据传输可靠性深化管理

5.1加强管理

在无线传感器网络数据传输的发展过程中,一定要高度重视管理工作。不仅仅是对无线传感技术的管理,同时还是对工作人员的技术性、工作部门的团结性、规划的严谨性、执行的合格性等各个方面都进行管理。只有对全方位进行管理,才能够更好的避免网络安全事故的发生,以此来深化无线传感器网络数据传输可靠性发展。

5.2增强认识

无线传感器网络的发展还需要工作人员能够加强重视,增强工作人员以及使用人员对于无线传感器网络的认识。可以通过座谈会、讲解等各种方式来进行宣传,以此来增强社会中人员对于无线传感器网络的认识。促进工作人员加强专业性技能,实现技术的进一步飞跃。

六、总结

随着无线传感器的不断发展,在促进网络数据发展的同时,也使得其发展面临更大的挑战。在复杂网络系统中要充分考虑到各个元件之间的可靠重组关系,这样也能更好地保障无线传播系统的完善性,并且促进传感器网络中各个节点连接。总之,通过发展无线传感器来促进数据网络的发展,这样也可以更好地促进我国网络事业的发展。

参 考 文 献

[1]王震.分布式光伏发电系统的可靠性模型及指标体系[J].无线传感器网络自动化2011,35(15):18-24.

传输器范文第4篇

关键词:无线视频传感器网络;编码;传输;误码率

中图分类号:TP212.9 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2011) 18-0000-01

Coding Image Transport Method Study Based on Wireless Sensor Network

Tan Yan

(Suzhou Polytechnical Institute of Agriculture,Suzhou 215008,China)

Abstract:In response to the features of the limited energy and the communication channel in wireless visual sensor networks,this paper adopts a method of independent subtrees based on Set Partitioning in Hierarchical Trees to image,using a sectional transfer mode.The experiments and analysis show that the method has a good effect on error resilience,and on the premise of the quality of image,which saves the energy cost of node possibly.

Keywords:Wireless video sensor networks;Coding;Transmission;Error rate

一、引言

无线视频传感器网络是由一组具有计算、存储和通信能力的视频传感器节点组成的分布式感知网络。能量受限是其发展所面临的资源瓶颈之一,为节省有限的能量必须对图像进行压缩编码。另一方面,节点间通过无线信道连接,此类信道中普遍存在着误码现象。基于无线视频传感器网络的信道特征,本文采用子树独立编码的无链表集合划分算法对图像进行编码,极大提高压缩算法的抗误码性能,并采用码流分段传输的模式,该模式可在达到指定图像质量的前提下最大限度地减少节点的能耗,延长整个网络的寿命。

二、子树独立编码

为了减少误码传播,可采用子树独立编码[1]的无链表集合划分算法((no list set partitioning in hierarchical trees,NLS)对各子树进行单独编解码,当一棵树中产生了误码,只有所在树的后续比特会发生错误,并不影响其它树,因此把错误传播限制在一个图像块中,每一个块中的父子关系仍然是完整的,因而保持了编码算法的高效性。

为了减少用于标志位的比特开销,可将最低频子带中的子树分块打包,使一定数目的相邻子树合并成一棵子树;另一方面,为了使监控端获得更多的信息,应尽量把错误控制在一个较小的范围内,因此改进的算法不采用子树分块编码的方式,只对各子树进行单独编码。由于子树间是完全独立的,索引值唯一决定了节点所属的子树,当线性扫描各节点索引值i时,首先求出节点所属子树n,再将排序过程中产生的当前码流将输入相应的子树中。每一棵树的码流前后添加包起始标志OxFF4F和结束标志OxFFD9[2],表示该子树编码完成。

本文算法中的扫描方式仍采用线性索引技术,即用一个数 来代替小波系数的坐标 ,若为 小波系数行、列的比特数,则 、 可用二进制表示: , 。线性索引 由 和 的交差表示得到: 。

三、传输模式

传统编码图像的通信采用完整传输的模式,即以一定的码率进行编码,并向终端传输完整的压缩码流。若在无线传感器网络中采用这种传输模式,在大码率条件下虽然能确保图像质量满足监控中心的要求,但系统功耗较大;若以较低的码率进行编码和传输,系统功耗较低,但不能保证图像质量符合要求。由于本文采用的是嵌入式编码技术,即编码器依照系数的重要性依次编码,解码时即使码流中断,也可在解码端得到一幅完整的图像,因此监控中心可以在获得码流的任一点停止解码,非常适用于无线传感器网络中图像的渐进传输。

有文献表明,传感器节点传输1bit至100m所消耗的能量可执行约3000条指令[3],因此为了节省通信能耗,可采用分段传输模式,用较大码率对图像进行编码(如1bpp),并将编码后的码流分段。节点首先传送一个较低码率的码流,若解码图像质量已达到目标信噪比则结束解码,否则监控中心将一个继续传输的指令传送至节点,节点收到该指令后输出下一段码流,直至解码端所收到的全部码流的解码效果满足信噪比要求。采用该模式可以不断补充图像的细节信息以满足不同应用的需要。

四、实验结果与分析

本文在Matlab7.0开发环境下,分两种情况来测试算法的性能。当信道中存在误码时,分别对测试图像lena、barb采用0.5bpp进行编码,并在码流中加入高斯噪声。对每一种误码率下的PSNR值进行100次试验后取均值。数据表明,当误码率BER为10-4时,NLS算法的PSNR值下降了约20%,而本文算法的性能与无误码时相差不大;当误码率增大至10-3时,由于误码数量急剧增加,NLS算法的PSNR值下降至15dB,解码图像基本无法识别,而本文算法的PSNR值只下降了20%左右,可见本文算法能显著降低误码对整幅图像质量的影响,因此具有较好的容错性。

采用两种模式进行传输的图像质量PSNR如图1所示,其中分段传输模式分别以0.1bpp、0.2bpp为间隔对码流进行分段。当以0.1bpp分段间隔较小,需要添加较多对图像质量无用的包信息。

五、结束语

仿真结果表明采用编码算法及分段传输的通信模式,能有效减少差错的传播,具有较好的容错性,尤其适用于无线视频传感器网络,并能在满足图像质量的前提下有效减少系统功耗,在低码率的图像传输中其节能效果更为显著。

参考文献:

[1]Wang Zulin.Study of The Application of Wavelet Analysis in Sar Image Processing.Beijing:北京航空航天大学,1999,ll2-122

传输器范文第5篇

摘 要:传感器获取现场信号的准确与否,直接影响到整个工业自动化系统的测量与控制精度。为了获取真实的现场信息,要对计算机系统接入模拟传感器输出的模拟量电信号进行不失真的变换。文中提出了一种针对力和位移传感器的输入标定技术,并根据理想传感器灵敏度计算了硬件增益和通道增益,同时以软件方式进行了修正。通过工程实际验证,这种方法标定结果准确,便于操作,具有工程推广价值。

 

关键词:力传感器; 位移传感器; 输入标定; 标定增益; 标定零偏;系统增益;系统零偏

中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)08-0014-04

0 引 言

在工业自动化生产、自动控制系统、非电量电测系统中,广泛使用了种类繁多的传感器,在测量和控制过程中起着重要作用。传感器获取现场物理信号的正确与否,直接关系到整个系统的测量精度。

 

1 传感器输入通道

本文只针对模拟传感器即输出模拟量电信号进行讨论,并不涉及有关数字传感器[1]。通常,计算机系统一般对传感器的接入如图1所示。

这里以力传感器(多为mV级信号)为例,首先,经多路采样开关采样,进入放大器进行直流放大,最后放大的信号被送入ADC(模拟/数字转换器),期间对快速瞬变的信号还须经采样保持处理。ADC将放大后的模拟电压信号转换成数字信号,送入计算机系统的这些数字量信息,虽代表各种物理量参数值的大小,仍须经过标度变换(工程量变换),将它转换成原来参数的真实值,以便进行显示、计算和处理。

 

要保证计算机系统能获取到现场真实被检测信息,保证系统的准确度,有必要采取不失真的变换方法来获取现场真实信息,对传感器输入通道的各个环节进行统一的标定。

2 输入标定思想[2]

一般情况下,位移输入没有类似力反馈的内部硬件增益。图2所示是力、位移传感器输入标定模块图。通常位移反馈信号(LVDT或电位计式)的放大计算类似力传感器信号的放大,但是它们同样需要计算增益,并使满量程的最大最小值保持在±10V。图3所示是力、位移传感器输入标定比较图。

 

首先来研究力传感器的输入。与计算机系统连接的力传感器,是一个连接有激励电压的惠斯通电桥,它能够输出以mV为单位的反馈信号[3]。这个信号的强弱与激励电压有关,如激励电压采用10 V,要由非常精确的线性电源提供(内部或独立的外置电源),力传感器最终的输出信号与在力传感器上施加的外部力成比例,这个mV级信号即计算机系统测量的力信号。

 

其次是确定已选力传感器灵敏度。力传感器灵敏度是由计量部门使用标准测力机检定得出的,并在力传感器检定证书中标明。例如,力传感器灵敏度为1. 979 8 mV/V。

 

然后是确定硬件增益。为了使ADC获得最佳的分辨率,这个mV级信号需要通过硬件增益来放大,以使信号尽可能逼近满量程的±10 V。用户确定特定力传感器所需要的一挡增益是非常简单的,如表1所列。

 

对于具有确定灵敏度系数的力传感器来讲,放大后的信号电压范围可采用如下公式进行计算:

放大后的信号电压=激励电压值×力传感器灵敏度×放大系数

每一级放大系数都有一个对应的理想力传感器灵敏度,它是能给出最大放大效果的那一个灵敏度。例如,对于硬件增益500倍来说,对应的力传感器的理想灵敏度为2 mV/V。任何超过2 mV/V的信号都将导致总放大后的信号超过10 V和A/D转换器输入的饱和。这将被视为信号截断,从而无法达到全量程测量。可以看到采用放大系数500 时最接近10 V,表明没有信号被截断,因此它就是我们需要的最理想的放大系数。下面通过几个方面来进行说明。

 

2.1 A/D转换器

传感器信号经过调理即放大后,就要被送入到ADC进行转换。由于放大器和ADC本身有微小的误差,通常有必要对数字输出信号进行修正以便获得一个更精确的信号。这通过输入通道标定增益(Calibration Gain)和零偏(Calibration Offset)来实现。

 

2.2 力传感器修正

反馈信号随后通过一个以10级20行表格形式构成的软件放大器做进一步的修正。这个表格的目的是用来修正力传感器的非线性,采用多步分段式的方法。通常力传感器的非线性区出现在使用极限状况下(100%量程),因此通常采用一个传感器标定增益和零偏就足够了。

 

2.3 力传感器标定零偏

对于具有特定灵敏度的力传感器,以下的例子计算结果都少于10 V,这表明没有信号截断。例如:

10×1.934 mV/V×500 = 9.670 V

10×2.321 mV/V×250 = 5.800 V

然而,±10 V的整个测量范围却没有达到。为了使反馈信号放大到满量程的最大、最小力,就要使用力传感器标定增益(10级表格)。

为了快速确定力传感器所需标定增益,一是用对应的理想最大输入电压除以实际放大后信号电压,二是用对应的理想灵敏度除以实际灵敏度,表3和表4所列就是两种计算力传感器标定增益的方法值。

 

由于力传感器的静态零偏或作用在力传感器上的其他质量,测量信号中将会看到零偏。利用10级表格零偏列参数输入可消除这个偏移,以全量程的百分比值输入后的力传感器标定零偏如表5所列。

 

自此,软件中的读数将以满量程的百分比形式准确地显示,或以工程值准确显示。

3 输入标定过程

以力传感器输入通道的标定过程为例予以说明。力的标定过程分为两部分进行。

3.1 输入通道增益和零偏的标定

如采用一个独立的精确电源作为输入,返回信号需要通过一个1 MΩ的电阻连接到模拟地。避免由信调器电路的输入电流的偏差而带来的输入电压的不稳定。同样,也需要测量激励电压在电缆末端的电压值,并把它考虑进来。所以,强烈建议用户采用标定盒来进行标定。

确定已连力传感器的灵敏度,例如,力传感器灵敏度为 1.979 8 mV/V。

确定反馈信号量程范围是从–10~+10 V。为了能够充分利用整个量程,最理想的办法是采用放大系数,这个放大因子可以把反馈信号放大到±10 V范围内。通过两个步骤来实现,一是采用硬件增益,另一是输入通道标定增益。

 

现以硬件增益为例,选择能够把反馈信号放大到小于或等于10 V的放大系数。可以看到采用放大系数500倍时最接近10 V,因此它就是我们需要的最理想的放大系数。必须确保最终电压不超过极限(-10~+10 V)。若超过了极限,可能出现无法预测的后果。