CN105157813A

CN105157813A - 用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置

Info

Publication number: CN105157813A
Application number: CN201510523101.1A
Authority: CN
Inventors: 马新生
Original assignee: Institute of Engineering Mechanics China Earthquake Administration
Current assignee: Institute of Engineering Mechanics China Earthquake Administration
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: CN105157813B

Abstract

本发明提供了一种用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置，属于传感器检测领域。该检测方法应用于力平衡加速度传感器的检测装置，所述检测装置包括通信单元、处理单元和显示单元。所述检测方法包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元；所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元；所述显示单元显示所述经模数转换后的加速度值。

Description

用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及传感器检测领域，具体而言，涉及一种用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置。

背景技术

力平衡加速度传感器属于测震用精密仪器，其用于检测地面振动的加速度信号，并将加速度信号转换为电压信号输出。为了保证力平衡加速度传感器准确地测定地面振动的加速度，该传感器需定期进行零位检测和标定。当力平衡加速度传感器的某个通道的零位偏差超出规定值时需人工对其进行零位调整，在调零过程中需实时查看该传感器的零位值，直到调整到规定范围内。然而，在现有的传感器检测过程中，通常通过设置在远端的控制室内的记录器来采集力平衡加速度传感器的零位值和标定数据，之后通过网线传递至位于该传感器附近的便携式电脑进行显示，但是便携式电脑的放置会给力平衡加速度传感器检测和调零操作带来不便利性；此外，在进行零位检测时采用分辨率较高的模数转换器执行模数转换，这会引起较高的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置，其可以改善现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利的问题，并且可以利用较低分辨率的模数转换器来提供满足需求的零位检测精度。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种检测方法，应用于力平衡加速度传感器的检测装置，所述检测装置包括通信单元、处理单元和显示单元，所述检测方法包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元；所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元；所述显示单元显示所述经模数转换后的加速度值。

进一步地，所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，包括：所述处理单元将所述加速度值除以2之后再乘以2^N，得到模拟信号基准值，其中N为自然数；所述处理单元对所述模拟信号基准值进行模数转换得到第一数字信号值，并确认所述第一数字信号值是否介于第一阈值与第二阈值之间，所述第一阈值为正值，所述第二阈值为负值；如果所述第一数字信号值大于所述第一阈值或小于所述第二阈值，则所述处理单元对所述模拟信号基准值逐次进行指数递减并记录每次递减后经模数转换获得的第二数字信号值，直至所述第二数字信号值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，所述处理单元将最后获得的第二数字信号值除以2^M-1设定为所述经模数转换后的加速度值，其中M为所述最后获得的第二数字信号值相对应的N值；如果所述第一数字信号值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，则所述处理单元对所述模拟信号基准值逐次进行指数递增并记录每次递增后经模数转换获得的第三数字信号值，直至所述第三数字信号值大于所述第一阈值或小于所述第二阈值，所述处理单元将最后一次递增前获得的第三数字信号值除以2^L-1设定为所述经模数转换后的加速度值，其中L为所述最后一次递增前获得的第三数字信号值相对应的N值。通过这样的处理方式，可以减小模数转换过程中AD转换器由于AD位数的限制所存在的量化误差，使得可以通过在对力平衡加速度传感器进行调零操作时充分利用AD转换器的转换量程来实现满量程模数转换，提高传感器输出的零位附近小信号的转换精度，从而可以减小量化误差对测量精度的影响。

进一步地，N的初始值被设定为1。在实际使用中，力平衡加速度传感器输出的加速度值在除以2后所对应的数字信号值始终介于第一阈值与第二阈值之间。因此，在N的初始值为1的情况下，一旦发现第一数字信号值大于第一阈值或小于第二阈值，处理单元对模拟信号基准值进行一次指数递减就可以获得介于第一阈值与第二阈值之间的数字信号值。

进一步地，所述力平衡加速度传感器包括摆体和反馈电磁阻尼，所述检测方法还包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第一标定波，所述第一标定波中包括所述摆体在不受所述反馈电磁阻尼作用时的无阻尼自由振荡波；所述处理单元计算所述无阻尼自由振荡波的振荡频率；所述显示单元显示所述振荡频率。因此，检测人员可以直接获得力平衡加速度传感器的摆体的自振频率。

进一步地，所述检测方法还包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第二标定波，所述第二标定波中包括所述摆体在受所述反馈电磁阻尼作用时的加阻尼振荡波；所述处理单元提取所述加阻尼振荡波中的过冲量和激励量；所述处理单元根据所述过冲量和所述激励量获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值；所述显示单元显示所述传感器阻尼值。在此情况下，检测人员可以直接获得力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，并可以结合上述自振频率准确地判断力平衡加速度传感器的功能指标是否正常。

进一步地，所述检测装置还包括存储单元，所述处理单元根据所述过冲量和所述激励量获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值包括：所述处理单元使所述激励量除以所述过冲量以获得第一比值；所述处理单元根据所述第一比值在存储于所述存储单元的查找表中查找所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，所述查找表中存储有所述第一比值和与所述第一比值相对应的传感器阻尼值。由于传感器阻尼值的计算一般较复杂，因此可以根据激励量除以过冲量获得的第一比值在预先存储有第一比值与传感器阻尼值之间的对应关系的查找表中直接获得相应的传感器阻尼值。

进一步地，当所述第一比值低于第三阈值或高于第四阈值时，所述显示单元显示所述传感器阻尼值包括：所述显示单元显示阻尼异常提示消息，其中，所述第四阈值高于所述第三阈值。由于力平衡加速度传感器的传感器阻尼值通常在特定值例如0.7附近，并且传感器阻尼值与第一比值之间存在一一对应的关系，因此可以在第一比值超出预定范围时确定传感器阻尼值异常。

进一步地，所述力平衡加速度传感器包括摆体和反馈电磁阻尼，所述检测方法还包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第一标定波，所述第一标定波中包括所述摆体在不受所述反馈电磁阻尼作用时的无阻尼自由振荡波；所述显示单元直接显示所述第一标定波的波形。在此情况下，可以根据检测人员需求直接显示出第一标定波的波形。

进一步地，所述检测方法还包括：所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第二标定波，所述第二标定波中包括所述摆体在受所述反馈电磁阻尼作用时的加阻尼振荡波；所述显示单元直接显示所述第二标定波的波形。在此情况下，可以根据检测人员需求直接显示出第二标定波的波形。

第二方面，本发明实施例提供了用于力平衡加速度传感器的检测装置，包括通信单元、处理单元和显示单元，所述通信单元用于接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元；所述处理单元用于通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元；所述显示单元用于显示所述经模数转换后的加速度值。

本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置，通过检测装置的通信单元接收力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，通过检测装置的处理单元以满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并且通过检测装置的显示单元显示经模数转换后的加速度值。因此，可以通过上述检测装置对力平衡加速度传感器进行检测，并且可以在检测装置利用较低分辨率模数(AD)转换器的情况下减小由于AD位数的限制而存在的量化误差，从而可以减小量化误差对测量精度的影响，提高零位检测精度，便于在检测过程中进行零位调节。由此可见，本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置可以改善现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利的问题，并且可以利用较低分辨率的模数转换器来提供满足需求的零位检测精度。

附图说明

图1示出了本发明第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法的流程图；

图2示出了本发明第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法中的模数转换过程的流程图；

图3示出了本发明第二实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法的流程图；

图4示出了力平衡加速度传感器在标定时输出的第一标定波的波形和第二标定波的波形；

图5示出了本发明第三实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测装置的示意性结构图；

图6为本发明第三实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测装置的电气连接图。

具体实施方式

鉴于现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利、检测成本较高的问题，本发明人构思出一种用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置。通过检测装置的通信单元接收力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，通过检测装置的处理单元以满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并且通过检测装置的显示单元显示经模数转换后的加速度值。因此，可以通过上述检测装置对力平衡加速度传感器进行检测，并且可以在检测装置利用较低分辨率模数(AD)转换器的情况下减小由于AD位数的限制而存在的量化误差，从而可以减小量化误差对测量精度的影响，提高零位检测精度，便于在检测过程中进行零位调节。由此可见，本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置可以改善现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利的问题，并且可以利用较低分辨率的模数转换器来提供满足需求的零位检测精度。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1示出了本发明第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法的流程图。请参阅图1，本发明第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法应用于力平衡加速度传感器的检测装置，该检测装置可以包括通信单元、处理单元和显示单元，该力平衡加速度传感器包括用于测振动加速度的摆体和反馈电磁阻尼，所述检测方法可以包括以下步骤S11至S13。

步骤S11，所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元。为了保证力平衡加速度传感器准确地测定地面振动的加速度，检测装置需要检测力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，以根据此加速度值对力平衡加速度传感器进行零位调整。

步骤S12，所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元。

于一种具体实施方式中，参阅图2(其示出检测方法中的模数转换过程的流程图)，所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换可以包括以下步骤：步骤S21，所述处理单元将所述加速度值除以2之后再乘以2^N，得到模拟信号基准值，其中N为自然数；步骤S22，所述处理单元对所述模拟信号基准值进行模数转换得到第一数字信号值；步骤S23，所述处理单元确认所述第一数字信号值是否大于第一阈值或小于第二阈值，其中所述第一阈值为正值并且所述第二阈值为负值，如果是则执行步骤S24至步骤S27，否则执行步骤S28至步骤S31。在步骤S24中，所述处理单元使N减小并获得对应的模拟信号基准值，将当前的N值记为M。在步骤S25中，所述处理单元对在步骤S24中获得的模拟信号基准值进行模数转换得到第二数字信号值。在步骤S26中，所述处理单元确认在步骤S25中获得的第二数字信号值是否介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，如果是则执行步骤S27，否则重复执行步骤S24至S26。在步骤S27中，所述处理单元将步骤S26中获得的第二数字信号值除以2^M-1设定为所述经模数转换后的加速度值。在步骤S28中，所述处理单元使N增大并获得对应的模拟信号基准值，将当前的N值记为L。在步骤S29中，所述处理单元对在步骤S28中获得的模拟信号基准值进行模数转换得到第三数字信号值。在步骤S30中，所述处理单元确认在步骤S29中获得的第三数字信号值是否大于所述第一阈值或小于所述第二阈值，如果是则执行步骤S31，否则重复执行步骤S28至S30。在步骤S31中，所述处理单元将上一次获得的第三数字信号值除以2^L-2(L为当前的N值)设定为所述经模数转换后的加速度值。通过这样的处理方式，可以减小模数转换过程中AD转换器由于AD位数的限制所存在的量化误差，使得可以通过在对力平衡加速度传感器进行调零操作时充分利用AD转换器的转换量程来实现满量程模数转换，从而可以减小量化误差对测量精度的影响，提高传感器输出的零位附近小信号的转换精度。

具体地，所述处理单元可以使用内置有程控增益放大器(PGA)的AD转换器来实现上述模数转换过程。对于三分向力平衡加速度传感器，可以设置三个这样的AD转换器。PGA的放大倍数可以被设定为1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍，其分别对应于上述过程中的2⁰、2¹、2²、2³、2⁴、2⁵、2⁶和2⁷，即可以通过PGA对处理单元所接收的加速度值在除以2之后获得的值进行相应放大以得到模拟信号基准值，使得充分利用AD转换器的转换量程，提高传感器输出的零位附近小信号的转换精度。第一阈值和第二阈值可以分别为AD转换器的正负满量程值如±2.25V，此外，第一阈值和第二阈值还可以根据实际情况具体设定。当对力平衡加速度传感器进行调零操作时，传感器测量得到的加速度值多数处于零位附近，然而为了防止调零过程中的异常现象导致所获得的数字信号值超出AD转换器的满量程，优选地先对传感器输出的加速度值除以2；此外，实际操作中在PGA的放大倍数为1时可以保证所获得的数字信号值不会超出AD转换器的满量程，因此优选地将N的初始值设定为1。

例如，处理单元可以先将传感器输出的加速度值除以2以得到第一处理值，然后设定PGA的放大倍数为2(2¹)，并对以此放大倍数放大后的第一处理值进行模数转换得到第一数字信号值。如果第一数字信号值大于第一阈值或小于第二阈值，则处理单元设定PGA的放大倍数为1(2⁰)，并对以此放大倍数放大后的第一处理值进行模数转换得到第二数字信号值，然后使第二数字信号值乘以2(除以2^0-1)以获得要输出的经模数转换后的加速度值。如果第一数字信号值介于第一阈值与第二阈值之间，则处理单元设定PGA的放大倍数为4(2²)并对以此放大倍数放大后的第一处理值进行模数转换得到第三数字信号值，如果第三数字信号值大于第一阈值或小于第二阈值，则处理单元将第一数字信号值设定为要输出的经模数转换后的加速度值，否则处理单元将依次增大PGA的放大倍数(8倍、16倍、32倍、64倍和128倍)直至以此放大倍数放大后的第一处理值在进行模数转换得到新的第三数字信号值大于第一阈值或小于第二阈值，此时处理单元可以通过将最后一次递增前获得的第三数字信号值乘以2(由于最初执行了除以2的操作)并除以该第三数字信号值对应的放大倍数来获得要输出的经模数转换后的加速度值。

于另一种具体实施方式中，如果第一数字信号值介于第一阈值与第二阈值之间，则处理单元可以进一步判断第一数字信号值是否介于第五阈值与第六阈值之间，其中第五阈值为正值且小于第一阈值，第六阈值为负值且大于第二阈值。第五阈值和第六阈值可以根据具体情况设定。当判断第一数字信号值大于第五阈值或小于第六阈值时，处理单元可以通过将第一数字信号值乘以2并除以该第一数字信号值对应的PGA放大倍数来获得要输出的经模数转换后的加速度值。当判断第一数字信号值介于第五阈值与第六阈值之间时，处理单元可以执行下述操作：在第一数字信号值为正值时将第一阈值除以第一数字信号并执行取整操作以获得最大放大倍数，或者在第一数字信号值为负值时将第二阈值除以第一数字信号并执行取整操作以获得最大放大倍数，选择PGA的放大倍数中小于且最接近该最大放大倍数的一个放大倍数，然后对以此放大倍数放大的第一处理值进行模数转换得到相应的数字信号值，之后通过将该数字信号值乘以2并除以其对应的放大倍数来获得要输出的经模数转换后的加速度值。

步骤S13，所述显示单元显示所述经模数转换后的加速度值。因此，检测人员可以通过实时显示的加速度值来判断是否需要对力平衡加速度传感器进行调零，或者根据此加速度值对力平衡加速度传感器进行调零。

利用本实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法，通过检测装置的通信单元接收力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，通过检测装置的处理单元以满量程转换方式对加速度值进行模数转换，并且通过检测装置的显示单元显示经模数转换后的加速度值。因此，可以通过上述检测装置对力平衡加速度传感器进行检测，并且可以在检测装置利用较低分辨率AD转换器的情况下减小由于AD位数的限制而存在的量化误差，从而可以减小量化误差对测量精度的影响，提高零位检测精度，便于在检测过程中进行零位调节。由此可见，本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置可以改善现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利的问题，并且可以利用较低分辨率的模数转换器来提供满足需求的零位检测精度。

图3示出了本发明第二实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法的流程图。请参阅图3，本发明第二实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法与第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的数据显示方法的区别主要在于：本第二实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法还包括以下步骤S14至S20。

步骤S14，所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第一标定波200(参阅图4)，所述第一标定波中包括所述摆体在不受所述反馈电磁阻尼作用时的无阻尼自由振荡波210(参阅图4)。也就是说，所述无阻尼自由震荡波是力平衡加速度传感器的摆体在去掉反馈电磁阻尼时受到偏压所产生的。步骤S15，所述处理单元计算所述无阻尼自由振荡波的振荡频率。例如，可以通过过零检测法获得无阻尼自由振荡波的振荡频率，即摆体的自振频率。步骤S16，所述显示单元显示所述振荡频率。因此，检测人员可以根据显示单元所显示的数值直观地获得力平衡加速度传感器的摆体的自振频率，而无需观察第一标定波的波形来获得此自振频率。

步骤S17，所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第二标定波300(参阅图4)，所述第二标定波中包括所述摆体在受所述反馈电磁阻尼作用时的加阻尼振荡波310(参阅图4)。也就是说，所述加阻尼振荡波是力平衡加速度传感器的摆体在加上反馈电磁阻尼时受到偏压所产生的。步骤S18，所述处理单元提取所述加阻尼振荡波中的过冲量X1和激励量X2(参阅图4)。步骤S19，所述处理单元根据所述过冲量X1和所述激励量X2获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值。

于一种具体实施方式中，所述检测装置还包括存储单元，所述处理单元根据所述过冲量X1和所述激励量X2获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值可以包括：所述处理单元使所述激励量X2除以所述过冲量X1以获得第一比值；所述处理单元根据所述第一比值在存储于所述存储单元的查找表中查找所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，所述查找表中存储有所述第一比值和与所述第一比值相对应的传感器阻尼值。由于传感器阻尼值的计算一般较复杂，因此可以根据激励量除以过冲量获得的第一比值在预先存储有第一比值与传感器阻尼值之间的对应关系的查找表中直接获得相应的传感器阻尼值。要注意的是，查找表中与第一比值相对应的传感器阻尼值是以第一比值为基础、根据现有技术中已知的计算方法获得的。在本发明实施例中，也可以以第一比值为基础、根据现有技术中已知的计算方法来计算相应的传感器阻尼值。

步骤S20，所述显示单元显示所述传感器阻尼值。因此，检测人员可以根据显示单元所显示的数值直观地获得力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，而无需通过观察第二标定波的波形来获得此传感器阻尼值。此外，结合显示单元所显示的自振频率和传感器阻尼值，检测人员可以容易地判断力平衡加速度传感器的功能指标是否正常。于一种具体实施方式中，当所述第一比值低于第三阈值或高于第四阈值时，所述显示单元显示所述传感器阻尼值可以包括：所述显示单元显示阻尼异常提示消息，其中所述第四阈值高于所述第三阈值。由于力平衡加速度传感器的传感器阻尼值通常在特定值例如0.7附近，并且传感器阻尼值与第一比值之间存在一一对应的关系，因此可以在第一比值超出预定范围时显示阻尼异常提示消息，以使检测人员获知传感器阻尼异样。要注意的是，第三阈值和第四阈值可以由用户设定。

于一种具体实施方式中，当所述通信单元接收到所述力平衡加速度传感器输出的第一标定波和第二标定波时，所述显示单元还可以直接显示所述第一标定波的波形和第二标定波的波形。

除了能够实现本发明第一实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法所能实现的功能之外，在本发明第二实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法中，还可以通过显示单元以数字形式显示力平衡加速度传感器的摆体的自振频率以及力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，克服了目前大部分记录器在标定传感器时只能输出传感器输出的标定波形而无法给出传感器的自振频率和传感器阻尼值从而不利于检查传感器的这两项技术指标的问题，为力平衡加速度传感器检测操作提供了便利性。

本发明第三实施例还提供了一种用于力平衡加速度传感器的检测装置。图5示出了本发明第三实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测装置的示意性结构图。请参阅图5，该力平衡加速度传感器的检测装置可以包括通信单元、处理单元130和显示单元120，其中通信单元可以包括第一接口141。显示单元120和第一接口141分别与处理单元130电连接(参阅图6，其示出了本发明第三实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测装置的电气连接图)。

所述通信单元具体地为第一接口141用于接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元130。所述处理单元130用于通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元120。所述显示单元120用于显示所述经模数转换后的加速度值。

进一步地，该检测装置还可以包括壳体110、控制键、存储单元160、电源模块170以及开关键180。处理单元130、存储单元160以及电源模块170均内置于壳体110。显示单元120可以设置于壳体110的第一表面111，然而其还可以设置于壳体110其他合适的位置处。第一接口141内置于壳体110并且第一接口141的一端可以从壳体110露出。第一接口141可以用于与力平衡加速度传感器电连接，例如可以利用第一接口141、通过一根多芯屏蔽线缆与力平衡加速度传感器电连接，从而使第一接口141可以接收该力平衡加速度传感器输出的信号。第一接口141可以将其接收的来自力平衡加速度传感器输出的信号发送至处理单元130进行处理。

具体地，控制键可以包括分别与处理单元130电连接的第一控制键151如保存结果按键、第二控制键152如功能切换按键、第三控制键153如显示方式切换按键、以及第四控制键154如标定按键。例如，用户可以通过按压第一控制键151命令处理单元130保存对力平衡加速度传感器的检测结果，可以通过按压第二控制键152使处理单元130在零位检测操作与标定操作之间进行切换，可以通过按压第三控制键153来改变标定操作下的显示方式，可以通过按压第四控制键154在标定时向力平衡加速度传感器施加偏压。需要注意的是，第一控制键151、第二控制键152、第三控制键153、第四控制键154的功能可以根据具体情况设定，其并不以此为限。

存储单元160可以与处理单元130电连接，其用于存储处理单元130执行处理所需要的数据，并且可以存储该检测装置对力平衡加速度传感器的检测结果。进一步地，通信单元还可以包括与处理单元130电连接的第二接口142，第二接口142内置于壳体110并且第二接口142的一端可以从壳体110露出。第二接口142可以用于与外部终端例如便携式电脑电连接，以使得可以将存储单元160中所存储的检测结果传输至外部终端以备后续查看。

电源模块170与处理单元130、显示单元120和通信单元电连接，以用于向处理单元130、显示单元120和通信单元提供工作电压，以及通过第一接口141向力平衡加速度传感器供电。例如，电源模块170可以输出+3V、±5V和±12V的直流电压。开关键180可以控制电源模块170对处理单元130、显示单元120和通信单元的电力输出，该开关键180可以设置于壳体110的外侧。

需要说明的是，本发明第三实施例中通信单元、处理单元和显示单元的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，在此不赘述。

本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置，通过检测装置的通信单元接收力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，通过检测装置的处理单元以满量程转换方式对加速度值进行模数转换，并且通过检测装置的显示单元显示经模数转换后的加速度值。因此，可以通过上述检测装置对力平衡加速度传感器进行检测，并且可以在检测装置利用较低分辨率模数(AD)转换器的情况下减小由于AD位数的限制而存在的量化误差，从而可以减小量化误差对测量精度的影响，提高零位检测精度，便于在检测过程中进行零位调节。由此可见，本发明实施例提供的用于力平衡加速度传感器的检测方法及装置可以改善现有的力平衡加速度传感器检测过程中检测操作不便利的问题，并且可以利用较低分辨率的模数转换器来提供满足需求的零位检测精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims

1.一种用于力平衡加速度传感器的检测方法，应用于力平衡加速度传感器的检测装置，所述检测装置包括通信单元、处理单元和显示单元，其特征在于，所述检测方法包括：

所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元；

所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元；

所述显示单元显示所述经模数转换后的加速度值。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述处理单元通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，包括：

所述处理单元将所述加速度值除以2之后再乘以2^N，得到模拟信号基准值，其中N为自然数；

所述处理单元对所述模拟信号基准值进行模数转换得到第一数字信号值，并确认所述第一数字信号值是否介于第一阈值与第二阈值之间，所述第一阈值为正值，所述第二阈值为负值；

如果所述第一数字信号值大于所述第一阈值或小于所述第二阈值，则所述处理单元对所述模拟信号基准值逐次进行指数递减并记录每次递减后经模数转换获得的第二数字信号值，直至所述第二数字信号值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，所述处理单元将最后获得的第二数字信号值除以2^M-1设定为所述经模数转换后的加速度值，其中M为所述最后获得的第二数字信号值相对应的N值；

如果所述第一数字信号值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，则所述处理单元对所述模拟信号基准值逐次进行指数递增并记录每次递增后经模数转换获得的第三数字信号值，直至所述第三数字信号值大于所述第一阈值或小于所述第二阈值，所述处理单元将最后一次递增前获得的第三数字信号值除以2^L-1设定为所述经模数转换后的加速度值，其中L为所述最后一次递增前获得的第三数字信号值相对应的N值。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，N的初始值被设定为1。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述力平衡加速度传感器包括摆体和反馈电磁阻尼，所述检测方法还包括：

所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第一标定波，所述第一标定波中包括所述摆体在不受所述反馈电磁阻尼作用时的无阻尼自由振荡波；

所述处理单元计算所述无阻尼自由振荡波的振荡频率；

所述显示单元显示所述振荡频率。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

所述通信单元接收所述力平衡加速度传感器输出的第二标定波，所述第二标定波中包括所述摆体在受所述反馈电磁阻尼作用时的加阻尼振荡波；

所述处理单元提取所述加阻尼振荡波中的过冲量和激励量；

所述处理单元根据所述过冲量和所述激励量获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值；

所述显示单元显示所述传感器阻尼值。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述检测装置还包括存储单元，所述处理单元根据所述过冲量和所述激励量获得所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值包括：

所述处理单元使所述激励量除以所述过冲量以获得第一比值；

所述处理单元根据所述第一比值在存储于所述存储单元的查找表中查找所述力平衡加速度传感器的传感器阻尼值，所述查找表中存储有所述第一比值和与所述第一比值相对应的传感器阻尼值。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，当所述第一比值低于第三阈值或高于第四阈值时，所述显示单元显示所述传感器阻尼值包括：所述显示单元显示阻尼异常提示消息，其中，所述第四阈值高于所述第三阈值。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述力平衡加速度传感器包括摆体和反馈电磁阻尼，所述检测方法还包括：

所述显示单元直接显示所述第一标定波的波形。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

所述显示单元直接显示所述第二标定波的波形。

10.一种用于力平衡加速度传感器的检测装置，其特征在于，包括通信单元、处理单元和显示单元，

所述通信单元用于接收所述力平衡加速度传感器在无振动环境下测量得到的加速度值，并将所述加速度值发送给所述处理单元；

所述处理单元用于通过满量程转换方式对所述加速度值进行模数转换，并将经模数转换后的加速度值发送给所述显示单元；

所述显示单元用于显示所述经模数转换后的加速度值。