CN1009769B - 换能器接口及其有关部分的改进 - Google Patents

Abstract

一种可以和具体的电换能器相联的可寻址换能器接口，它具有存贮校正数据的装置，以便当外部控制装置访问接口时将这些数据与来自换能器的测量数据一起传送给该控制装置。所述校正数据可以数字量形式存贮。该接口包括的模数转换器电路含有向电容器充电的装置、比较输入端模拟电压信号与所述电容充电电压的电压比较器、对参考频率的周期数计数的数字计数器、移位寄存器和将计数器中的瞬时计数送入移位寄存器的加载电路。

Description

本发明涉及电换能器的接口，利用它，便可以在使用换能器时纠正换能器的测量误差。

在本文中，“误差”一词应解释为所观测参数的测定值与其真值的偏差或差异。“误差校正”一词是指将测定值校正到真值所需要的任何形式的处理过程，也就是信号修整过程。

广义而言，换能器测量误差有以下三类：

A、由于换能器操作环境的变化产生的误差。例如供电电压的变化，温度的变化，以及会改变主要观测参数测定值的任何其他环境参数的变化，这些都属于操作环境的变化。

B、由一类换能器中各个换能器自身特性的变化引起的误差。这些误差可以是由于制造公差的传播、制造者标定过程中的误差、单个传感器老化的长期效应等引起的。

C、分类误差，这是每一类换能器所特有的误差。例如，所有基本上属于热敏元件型的天然气流量控制换能器，因其热敏元件特性及工作原理所限，都有非线性的输出。再有，大多数半导体压强换能器的薄膜的柔性随着薄膜从静止状态（零位移状态）偏离的增大而减小，因而在其量程的某些部分，显示出非线性的响应特性。

过去已有两种通用的方法来校正这些误差：

1.或者用换能器相联电路中的元件，或者用形成换能器的主要部分的元件，对换能器的模拟信号进行修整，这些元件由换能器的制造者来调整。

2、在把换能器与微处理机或计算机联用时，可将测试单个换能器时所得到的与该换能器有关的数据存入微处理机或计算机的内存储器，每当读数时便应用这些已存入的数据来校正换能器误差。在某些情况下，可能要求微处理机紧靠换能器以便在当地校正误差。

这两种校正系统都有不足之处。修整模拟信号要求将必要的校正元件设计到换能器的相联电路之中，而且要求整个电路（包括换能器）应该在预期操作条件下经过重复的循环，以便能正确地调整好电路。这必将增加生产时间和费用，而且除非校正电路相当完善，否则不易达到很高的精度。

尽管利用微处理机或计算机可以达到较高的精度（只受测试设备精度的限制），但其缺点是：如果需要更换换能器，那么存贮在微处理机或计算机中的校正数据也必须改变。除此之外，当由一台微处理机或计算机控制若干个换能器时，就必须把与每个换能器有关的数据都存入微处理机或计算机中的一组数据表中。这样，可以用于这一目的内存贮器容量限制了一台给定容量的微处理机或计算机所能控制的换能器数目。

因此，本发明提供了一个可与一个具体的电换能器相联的可寻址的换能器接口，该接口能够存贮校正数据，用于校正本文所定义的与该换能器有关的误差，这样，当外部控制装置访问该接口时，可将校正数据与换能器测定数据一起传送给控制装置。

所说的误差校正数据最好以数字形式存贮。

接口中最好包括一个模-数转换器，将换能器输出的模拟量转换成数字形式。

误差校正数据和换能器测量数据最好以串行形式传送给控制装置。

再进一步，本发明提供的与换能器结合在一起的接口可将误差校正数据存入所述存贮器中。

在这种结构中，可寻址换能器接口可以接受访问，回答出下列各项信息的一部分或全部：

1、该接口的唯一地址，以确认正作回答的接口正是要访问的接口。

2、该接口相连的换能器的类别标识符，使信号修整能够适合于要执行C类误差校正的换能器的类别。

3、与换能器测定值有关的原始（未处理的）数据。

4、用于校正A类误差的预先编码数据（通常应该用另一个模-数转换器的输入来测量引起误差的参数（例如温度））。

5、用于校正B类误差的与单个换能器有关的预先编码数据。

利用这种手段，一个普通的微处理机或计算机可以访问多种换能器（本地的或者远离微处理机或计算机的）。利用预先编码数据，普通的微处理机或计算机可以确认换能器类型;为该类换能器选定适当的信号修整程序;将接口回答中包含的校正因子和/或校正数据送入信号修整程序，从而将测定值尽可能地校正到接近于真正值。

再进一步，本发明提供了一个用于将模拟信号转换成数字信号的转换器，特别是应用于上述结构（但不是唯一的）之中的模-数转换器，该转换器包含由给定电流值的恒流源将电容器充电的充电装置、用于比较模拟信号值与上述电容器充电电压的比较器、一个当电容器从零电压开始充电时便开始计数的数字计数器、一个移位寄存器和向移位寄存器送数的加载电路。当比较器检测出电容器充电电压与模拟信号值相等时，加载电路便将上述计数器的瞬时计数值送入移位寄存器。

最好是各具有加载电路和比较器的多个移位寄存器与所述计数器恒流源及电容器相联结，这样便可以同时将多个独立的模拟信号转换成相应的数字信号。接口可以是一个小的印刷电路板，它接收一个或多个换能器的模拟输入或数字输入，只要这些换能器具有阻抗、电压式或数字式输出就可以了。将所需要的换能器与接口相联，并在模拟操作环境下试验运行，由这些试验结果获得校正用的必要数据。然后，通过联线、开关或者装在接口中的非易失性逻辑电路，将这些数据与该换能器独具的其他预置数据一起编码送入换能器接口。每次换能器读取数据时，通过接口将校正数据和来自换能器的数据一起编码并送入微处理机或计算机。

当接口和微处理机或计算机构成整个仪器的一部分时，这些数据可以直接送入微处理机或计算机。当一台微处理机或计算机用于控制一个系统中的多个换能器时，这些数据通过一对专用电缆、或调制解调装置、或其他传输手段传送到微处理机或计算机中。对换能器和接口分别进行标定，然后合在一起作为一个单元。它可以纳入一个由微处理机或计算机控制的仪器或系统之中，而不需要将每个换能器的校正数据放入那一台微处理机或计算机中。各个换能器和接口单元可以被替换或者互换，无需改变微处理机或计算机中存贮的数据。当只使用一个接口时，该接口可以被直接访问;当若干个换能器和接口单元作为一个大系统的一部分在单对电缆线上运行时，该接口将对由接口印刷电路板上的开关或其他手段编码构成唯一的地址码作出响应，除了测量要研究的主要参量的换能器之外，还可以将一个温度换能器联到该接口上，这样，除了主换能器数据和校正数据外，与当地温度有关的数据也将被编码。利用这套系统，可以对便宜的易于买到的换能 器进行标定。利用接口内编码的数据可以使微处理机或计算机从当地的或远处的换能器与接口单元获得精确的数据，无需在微处理机或计算机中保存校正数据。而且，这套系统中的标定过的换能器与接口单元具有完全的互换性，除了有关的地址数据外，无需改变微处理机或计算机中的任何其他数据。

为了有助于进一步理解本发明的上述各方面以及其他方面，现将参考附图描述一个实施例（仅作为举例）。

图1给出一个可寻址换能器接口单元的方框图。

图2给出可以用于图1中的接口单元的一个数字锁相环的示意图。

图3给出可以用于图1中的结构的模-数转换器电路示意图。

要描述的实施例是一个可寻址换能器接口单元（TU），用于和所有各种换能器（如压强、流量、温度、湿度等换能器）相联，并允许有多个换能器接口联接到一对长达100公里的电缆上，该电缆用于所有接口单元，作为公用总线、电源线、地址线、和数据回送线。每个换能器接口单元对与它相联的换能器所需的校正数据预先编码。当它被访问时，也就是识别出公用总线上的唯一预置地址（以1千赫兹的脉冲信号形式）时，便通过公用总线作出回答，送出的数据流中包含它自己的各换能器的当前读数、那些换能器的预先编码校正数据，以及它自己的地址（以便确定出正在回答的接口单元正是要访问的单元）。在制造换能器接口单元时，是将它们与所需类型的换能器组装和装配在一起的。然后将换能器接口单元和换能器作为一个整体进行测试，使它们经过换能器所要求的温度变化周期和其他参数变化周期。测试是在计算机控制下进行的，对所获得的数据进行处理，得到只适用于这一换能器接口单元与换能器（一个或数个）组合的校正数据代 码。然后通过断开焊盘、切断连线或开关将此代码置入换能器接口单元。在运行时，每当换能器接口单元被访问时（每个换能器接口单元都预置了唯一的地址码），它即回送一包含有唯一校正码的数据流。控制单元（CU）接收来自被访问的换能器接口单元的数据流并利用校正码对它进行处理，从而提供精确的换能器读数。图1中的方框图给出换能器接口单元的各个功能块，下面将依次详细说明。

1、地址检查和地址移位寄存器

在图1中这个电路通常以100来表示，它包含一个锁相环系统，它追踪公用总线90上来自控制单元的1千赫兹导频信号，并提供出：

a）精确的频率参考，用于系统计时和模-数转换器;

b）对“地址”解码所需的参考波形，用于地址解码和地址移位寄存器。

当接收到一个地址码时，它被解码并检验其有效性，即检验其确实是真正的地址码而不是由噪声或干扰产生的，然后将此地址码送入地址移位寄存器101并与预置在存贮器（用102表示）中的唯一地址码作比较。如果这两个地址是同一的，则该地址被“锁存”在移位寄存器中，电路中的其余部分被启动，于是测量周期开始，在测量周期内任何其他访问都将被忽略。如果该地址码与预置的地址不同，便和另外两个预置地址相比较，这两个地址与控制单元控制下的系统中所有其他接口单元所共有。其中第一个地址是“共同复位”信号。这个信号使所有接口单元复位足够长时间，以便被访问的换能器接口单元能作出回答。在此期间，各换能器接口单元忽略公用总线上的所有数据。这个“共同复位”信号是在所需要的“地址”发出之后不久发出去的。这时被访问的接口单元将已经被“锁住”，不理会复位信号， 此换能器接口单元将完成测量并将所获数据送回控制单元;而其他接口单元复位并且不理会这些数据。第二个公用地址是“接通”信号。这个信号是在发出所需接口地址之前发送出去的。各个接口单元在收到此信号后将进入“准备好”状态。然后将所需的接口单元地址传送出去，被访问的接口单元将完成它的通常的“测量和回送数据”周期，此外还将接通（如果已经接通，就是切断）与其相连接的其他辅助设备。因为在所需接口单元地址之后发出了“共同复位”信号，所有其他的换能器接口单元将脱离“准备好”状态，恢复到通常状态。如果任一接口单元收到的地址码是真的，但与其预置地址不同，也和“共同复位”信号或“接通”信号不同，这个地址码便被忽略。

图2中的示意图推荐一种拟锁相环，可用于图1所示的结构之中。

如上所讨论的，1千赫兹总线90载有由1千赫兹晶体控制的音频振荡信号，它包含有频率调制的编码“地址”。先发出唯一地址码，在一个短间隔之后发出“共同复位地址”信号。然后1千赫兹晶体控制的振荡信号被暂时停止，以允许“被访问”的单元作出回答。在总线上的所有未“被访问”的单元已响应“共同复位地址”信号，并在预置时间段内忽略总线上的信号。这个预置时间通常为2秒钟。这样，唯一地址，共同复位地址和回答时间的一个完整周期约为2秒。

一般地说，这个拟锁相环包括检查外部信号与本地信号频率相位差的装置，一个向分频器提供固定频率信号的本机振荡器，分频器的分频比可由相位差检测器来修改，使得该分频器的输出与外部频率同频而且同相位。可以包含这样一个电路，用来在外部频率不包含被调制的相位频率时，自动预置分频器的分频比，这样拟锁相环可以在给定范围内自动地“转向”任何新的频率。

图2中的计数器202有两个功能。在“被访问”状态，它从控制线225达到高值时开始计数（本机1千赫兹）。在正常运行时，当控制线225返回低值状态且计数器202被复位之前，输出A不会达到相应于回答周期2秒的预置值。如果在控制线225为高值时输出A达到预置值（近似为2秒），则接口单元处于错误状态，于是在输出D产生一个“失效保险复位和掉电”信号。

在平静状态（未被访问状态），计数器202对1千赫总线脉冲计数，而输出B的预置值大于正常的工作周期，由于在这种状态下计数器202由来自207的脉冲控制（地址复位信号/2秒复位信号）复位，它的计数时间不会超过输出B之值。如果202的计数时间超过了输出B之值，则意味着总线上的1千赫兹振荡信号不包含地址码或者在这段时间内未被中断，也就是说，它现在是一个“标定”信号。这时计数器控制逻辑清除计数器203和204并使之能在由计数器202的输出C（总线频率的100个周期）确定的时间段内向上计数，取得经过一个分频比为100的分频器206和输入选择器207由标称值为100千赫兹的本机振荡器205来的计数。在这段时间的末尾，计数器203和204含有的数值等于在单个1千赫兹导频周期内出现的本机振荡器脉冲数目（或者是锁相所需频率与本机振荡频率之比）。一旦标定周期结束，与计数器202相联的电路201便较为执行其检测是否为被访问状态或标定状态的功能。在标定阶段，电路201的输出用于将“再控制电路”209置于它的工作周期起始，当这个输出去掉之后，电路209一旦检测到下一个1千赫兹总线脉冲前沿便开始启动。计数器203和204是÷10计数器，与÷N进制计数器211串联。所以计数器204所存数值为总数值的 十分之一，而其余的数存在203中，当电路209利用204中的计数值对计数器211加载了十次而且每一次都利用本机振荡器使计数器211数值减至零时，便用203中的计数值对计数器210加载一次并使之向下计数。这样做的结果是使本机振荡器205脉冲的总计数等于203和204中的值，即本机振荡器脉冲数等于1千赫兹导频的一个周期。每一次211被加载并使之向下计数，计数器212中的数值便加1（从零开始）。所以，212的“4”输出近似等于40%（最小值为40%，最大值为44%，取决于203中的“余数”值），“5”输出近似等于50%（最小值为50%，最大值为55%），而“6”输出近似等于60%（最小值60%，最大值66%）。4和6输出可用于检验1千赫兹总线上的调频（FM）数据，5输出用于触发一个触发器电路213，使其输出由高值变成低值。电路209检测输出“10”。一旦210已向下计数，电路209便触发触发器213，使输出恢复高值，从而在输出线214上完成1千赫兹的一个周期。相位检测器208此时检验输出线214上的信号前沿与1千赫兹导频的一致性，如果出现误差，则相应增加或减少计数器203和204中的数值。若本机振荡器的短时稳定性是每毫秒±1%，长时稳定性是每2秒±1%（假定这段时间内供电电压和温度稳定），则锁相环将在±1%范围内保持锁相。当收到“地址”或在一次2秒复位时，锁相检测器208在整个回答期间或2秒复位期间被“保持”。一旦保持信号消失，电路209便复位到它的工作序列的起始点，准备在“冻结”信号消失之后的下一个1千赫兹总线脉冲前沿出现时立即启动。

计数器控制逻辑电路201通过线路225确定接口单元是在平 静状态或是被访问状态。在被访问状态，控制逻辑201将本机1千赫兹信号连到计数器202上。在平静状态，控制逻辑201将1千赫兹总线输入连到计数器202上。如果1千赫兹总线信号消失或者接收到一个地址，计数器202便复位。如果计数器202的计数时间超过输出B，则控制逻辑201将要消除203和204中的计数，选定本机振荡器205经由206和207向203和204输入，保持1千赫兹总线向202输入，并等待计数器202计数时间超过输出C（等于100个总线1千赫兹脉冲）。当计数器202计数时间超过输出C时，在203和204中便出现锁相环需要的数值。如果在计数器202计数超过输出C值之前在207上出现复位，则控制逻辑201消除203和204并继续等待计数器202计数时间超过输出C之值。一旦计数器计数时间超过输出C值，控制逻辑201使202复位，保持1千赫兹总线向202输入并等待计数时间再次超过输出B值，或等待来自225的被访问状态信号。锁相检测器208将1千赫兹总线信号前沿（由低值向高值变换）与本机1千赫兹信号比较。如果总线1千赫兹信号超前本机1千赫兹信号，则计数器203和204由U/D线置成向下计数状态，在U/D启动线上出现的“误差脉冲”经由选择器207送到计数器203和204。如果本机1千赫兹超前于总线1千赫兹信号，则通过U/D线将203和204计数器置成向上计数状态，同时在U/D启动线上的误差脉冲重新通过207送入203和204计数器。以这种方式使203和204中保存的数值增加或减少，从而保持锁相。

计数器加载/控制逻辑电路209完成如下工作序列：

当210计数为零时

从203向210送数，

从204向211送数，

将212预置成零，

启动211，并利用本机振荡器205作为时钟递减计数。

从204当211达到零时对212加1，向211送数。

重复这两步，直到212计数等于210的计数，

启动210，并利用本机振荡器205作为时钟递减计数，

当225线上的信号为高值时，表明接口单元已被访问，此时锁相检测器208被禁止继续作误差校正。当调用“2秒”复位时，检测器208也被保持。

可以提供手段来确保从计数器203和204向外送数与这些计数器中的误差校正不发生矛盾。

图2中给出的结构具有如下优点：

1）不需要启动或调节本机振荡器或锁相逻辑（PLL）系统的任何部分。

2）在运行时，锁相逻辑将跟踪一个变化的信号（相对于脉冲重复频率的最大变化率为每周1%），其精度在一个很大范围内优于1%（信号范围只受本机振荡器的运行频率所限）。

3）通过在大于2秒钟的时间段内传送所需频率信号，便可以将运行频率设置在上述频率范围内的任何所需频率点。

4）由于系统跟踪和锁住适当波形的上升缘（从低值向高值转换），忽略波形的下降缘，因此，只要脉冲重复频率保持常数，该系统就可以锁住和跟踪包含脉冲宽度调制的波形，并为脉冲宽度调制信号的解码提供必要的计时信息。在“跟踪”状态，只要本机振荡变化 率小于每周1%，系统便可以保持锁住而不受本机振荡器变化的影响。在“保持”状态，只要本机振荡器的稳定性优于每2秒1%，系统便能够在“保持”周期末尾锁定。

2：模-数    转换器

这是为具体实现本发明的另一目标而设计的模-数转换器。当接口单元被启动（即当接口单元接收到它的唯一地址码）时，模-数转换器103完成一个信号测量周期。在此期间，它把它的每一个模拟输入端出现的模拟电压值同步转换成数字量。为满足本发明的该实施例的需要，共有三个模拟量输入，不过本模-数转换器电路可以同时测量二十个或更多的模拟量输入。每个模拟输入配一个移位寄存器104，与每个输入有关的数字量通过其并行输入口送到相联的移位寄存器中。这些移位寄存器通过它们的输入输出端口联接成一个顺序链，从而使每个模拟输入的各个数字化值组合成数字“字”的形式，这种“字”能“记入”和“移出”移位寄存器链。这个移位寄存器链与地址移位寄存器101（仍然保持着从译码器得到的识别出的地址）以及校正数据移位寄存器链106相联，106在启动后输入来自存贮器107的预置校正数据。串行输入与输出端还用于联接各个移位寄存器，从而使整个移位寄存器链包含有单一的含有地址、模-数转换后的测量数据以及预置校正值的长数字字。这个数字字串行地记入和移出移位寄存器链，送入“回送数据编码器和总线驱动器”105，在那里数据被编码（使用的格式与寻址时所用的格式不同）并径由公用电缆对送回控制单元（CU）。一旦完成此事，换能器接口单元便“关掉”测量电路，并转向监测公用电缆对，以寻求下一个地址码。 常表明换能器有故障。这个非线性曲线特性构成数据校正字的第五部分。由模-数转换器得到标准温度下的温度换能器输出，与参考电压值一起经过处理找出比值并编码，从而构成了数据校正字的第六部分。利用断开焊盘、预置开关、或者连线，将这个校正数据字编码，构成存贮器107，它与换能器接口单元的校正接据移位寄存器链106的并行输入端相连。

在图1所示结构中应用的模-数转换器最好是如图3和图4所示的那种形式。

在图3中，EC5和EC12分别为+5伏和0伏电源线。EC14是移位寄存器104使用的时钟线。EC37是转换信号线终端。EC13是移位寄存器串行数据输出线，EC22是1千赫兹输入线。

当启动后，一个高电平（逻辑“1”）复位脉冲经EC16送到二进制计数器301。复位脉冲长约16毫秒，并且是不重复的，即EC16在测量周期的其余时间保持在低电平（逻辑“0”）。复位脉冲还送给一个硅控开关302，在此时间段内开关302导通，使电容器302短路，以使它放电到0伏电压。与此同时，该复位脉冲经304后反转，送给另一个硅控开关305，它在这段时间内保持断开。在复位脉冲结束时，EC16转为低电平，于是使302断开，使电容器303不再短路，并经由换向器304，使开关305导通，从而把恒流源306联接到电源正端，于是恒流电路306开始对电容303充电。这样，在306和303的接点309处的电压线性升高。与此同时，二进制计数器301开始对其输入端出现的10千赫兹脉冲计数。这些脉冲是经由“与非（ИAИD）”门308送到计数器输入端的。

在接点309处的上升电压由三个比较器310、311、和312的反向输入进行监视。这三个比较器的非反向输入构成三个单独的模拟电压输入，每一个能够测量一个单独的未知电压。每个比较器的输出值初始为“高”电平（逻辑“1”），经由与非门313、314、315（它们使比较器输出反向并控制串/并输入端的移位/加载输入）与串行输出移位寄存器316、317、318相联。每个移位寄存器316、317、318通过各自的并行输入监视二进制计数器301。当任一个比较器的未反向输入端的上升电压超过该比较器反向输入端的未知电压值时，该比较器的输出便从高电平（逻辑“1”）变为低电平（逻辑“0”）。于是，与该比较器相联的与非门313、314、315将一个高电平（逻辑“1”）加到适当的移位寄存器的“加载”输入端，使它将二进制计数器301在此时所达到的计数值装入并保存起来（通过其并行输入端）。适当选择电容器303的电容值及306中的恒流值，使所有比较器必须在由计数器值给定的最大周期内全部改变状态，该计数器值由移位寄存器的平行输入来监视。这样，在这一时间周期的结尾，每个移位寄存器将已经存贮了一个与有关输入端上存在的模拟电压值成正比的数值。在大于测量周期的一个时间段之后，二进制计数器的输出进入一个新的阶段，用于阻止继续计数，并经由EC37提供一个转换结束信号。每个与非门313、314、315的第二个输入端与反向器307的输出端相联。307将EC307上出现的转换结束信号（EOC）反向，并通过与非门308将EOC用于阻止继续计数。与此同时，经由与非门313、314、315，把EOC信号用于迫使移位寄存器316、317、318中尚未收到“加载”信号（由于各自相应的比较器模拟输入端出现超界输入信号而造成的）的任一个 移位寄存器装入零值，表明处于超界状态。

各移位寄存器经由它们的串行输入和串行输出端串联在一起，于是所存贮的值可以作为一个长数据字在EC14上的时钟脉冲控制下经由EC13传送出去。

虽然这里只给出三个模拟输入，在实践中对每个输入配上同样的合适电路就可以同时测量更多的输入值。这里所给出的二进制计数器和移位寄存器是用于“8比特”测量的，而6比特、10比特和12比特的测量可以用6比特、10比特或12比特的计数器与移位寄存器来实现。这里所示的计数频率是10千赫兹，但也可使用较高或较低的频率。

在使用时，每当换能器接口单元被访问，便在校正数据移位寄存器链106上加以“加载”信号，于是从存贮器107向并行输入端提供的预置值被装入移位寄存器，准备向外传送。由于参考电压来自与其他模拟输入端相联的那些换能器的供电电压，而且所有输入是同时测量的，因此供电电压的变化会引起所有换能器的参考电压有一相同的变化（表示成为分数），因此，参考电压与任何输入端的未知电压之比将保持不变。换能器接口单元将测量时所有输入的绝对值及地址码和数据校正字一起传送出去。控制单元译出这些数据码，并在确认地址后处理每个输入以及参考电压的译码值，得出每个输入电压与参考电压的比值。这时对数据校正字译码，得到如下数据：

1、（在标准温度下的）温度参照比，现在将它与当前的温度参照值比较，以得到当前的温度。

2、对满量程换能器输出的参照比，现在用它与当前的换能器输出参照比进行比较，以确定当前换能器输出水平。

3、对零输入的参照比，对该值参照满量程比值进行处理，以找出零输入的对应值（包含任何偏置误差）。

4、零值温度系数（表示成%/摄氏度），用它和当前温度数据一起来校正零值。

现在要从当前换能器输出电平中减掉这个零值。

5、全量程温度系数（表示成%/摄氏度）。它与当前温度数据一起用于校正当前换能器输出值。

6、非线性数据。这时，换能器当前输出电平已经确定成满量程的百分数，而非线性数据用于最后的误差校正。

尽管存在当地温度和供电电压的变化，利用上面描述的系统和数据处理过程可以精确地确定远处换能器的当前输入值，并且对换能器自身的非线性特性进行校正。

此外，可以对数据校正移位寄存器链106再增加额外的移位寄存器（图中未画出），从而能对更多的校正数据编码或者将并行输入端与本地的（相对于换能器接口单元而言）安全系统（抢劫报警，火灾报警等）的开关量输出相联，或者与其他具有数字输出的测量仪器相联，例如累积流量计或者外部高分辨率模-数转换器。这样，每当接口单元被访问时，被访问的换能器所在地的额外数字信息便可以被编码和传送给控制单元。

Claims (17)

1、一个可寻址换能器接口，它可以和一个具体的电换能器相联接，其特征在于：它具有存贮校正数据的装置，这些校正数据用于校正与该换能器相关联的误差(所观测参数的测定值与其真值的偏差或差异)，以便当接口被外部控制装置访问时，这些校正数据可以和本自换能器的测量数据一起传送给该控制装置。

2、如权利要求1所述的接口，其中所述存贮装置的设计可将所述校正数据以数字量形式存贮。

3、如权利要求1或2所述的接口，其中所述校正数据至少包括下列各项之一：

用于相联接的一套换能器/接口的唯一地址码：

相联接的换能器的类别标识码，用它可以校正C类误差（分类误差，即每一类换能器所特有的误差）;

与相联的换能器特性有关的数据，用它可以校正B类误差（由一类换能器中各个换能器自身特性的变化引起的误差）;

与相联的换能器特性的变化有关的数据，用它可以校正A类误差（由于换能器操作环境的变化产生的误差）。

4、一个如权利要求1、2或3所述的接口，其中所述校正数据以串行形式传送。

5、一个如权利要求1至4中任何一项所述的接口，其中所述存贮装置至少由一个移位寄存器组成。

6、一个如权利要求5所述的接口，其中，在存贮装置中为根据权利要求3所述的每项校正数据提供一个移位寄存器。

7、如权利要求6所述的一个接口，其中所述移位寄存器串联在一起，从而使所述各项数据作为一个数据字的顺序部分为串行形式传送出去。

8、一个如权利要求5、6或7中任何一项所申明的接口，其中提供了存贮所述校正数据的可编码装置，可提供了把这些数据送入各移位寄存器（或其中之一个移位寄存器）的装置。

9、一个如前述权利要求中任何一项所述的接口，包括一个锁相环电路，用于锁定来自所述控制装置的询问信号频率，从而在接口内提供一个本机频率标准，用于对从所述控制装置到接口的访问信号译码。

10、一个如前述权利要求中任何一项所述的接口，包括一个模-数转换器电路，用于将来自相联换能器的模拟输出转换成数字信号。

11、一个如前述权利要求中任何一项所述的接口，它与一个相联的换能器组合在一起。

12、一个用于前述任何一项权利要求所述接口的模-数转换器电路，包含有从给定值的恒流源对给定值的电容器充电的装置，用于将输入端模拟电压信号值与所述电容器充电电压值相比较的电压比较器，当把电容器从零电荷起充电时即开始对参考频率的周期数计数的数字计数器，一个移位寄存器和一个加载电路（当所述比较器检测到所述电容器的电荷等于模拟信号值时，用它将所述计数器中的瞬时计数送入（加载）所述移位寄存器）。

13、如权利要求12所述的模-数转换器，包括多个带有相联加载电路的移位寄存器和比较器，每一个比较器有各自的输入端并对所述电容器的充电电压作出反应，这样，可以有一组相互独立的模拟信号同时转换成数字量存贮在所述移位寄存器中。

14、一个如权利要求13所述的模-数转换器，其中所述移位寄存器串联在一起，从而使移位寄存器中存贮的数字量可以作为一个数据字的各个部分以串行形式从中传送出去。

15、一个如权利要求1至11中任何一项所述的接口，包括一个如权利要求12至14中任何一项所述的模-数转换器电路，用于将来自相联的换能器或其环境测量的一个或多个模拟量转换成数字量。

16、一个如权利要求15所述的可寻址接口，其中所述模拟量包含：一个与相联换能器的测量参数有关的量、一个与换能器工作时的环境温度有关的量、以及一个与加到换能器上的参考电压有关的量。

17、一个如权利要求15或16所述的可寻址接口，其中所述校正数据构成一个字，它的各部分代表下述内容：

换能器最大量程输出与在此最大输出时所加参考电压之比：

换能器零量程输出与在此零量程输出时所加参考电压之比：

零量程输出时的温度系数：

满量程输出时的温度系数：

换能器输出特性曲线：

在标准温度下测量换能器环境温度装置的输出。

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