CN106707833B - 采样信号自动校正方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种采样信号自动校正方法、装置及系统，所述方法包括：控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；将所述第二模拟信号转换为输入数值；利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。

Description

采样信号自动校正方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及控制器的数据采集领域，具体涉及一种采样信号自动校正方法、装置及系统。
背景技术
目前，诸如电动汽车的整车控制器、电池管理系统等很多控制系统中，要求精确的测量采样信号，如电机三相电流信号、电池包的电压信号等，控制器需要根据采样信号对被测对象进行相关的控制，若采样信号误差较大将会影响控制系统的工作效率。
控制器需要通过各种传感器来采集被测对象的输出信号，由于被测对象所处的环境比较复杂，例如还有其器件或硬件电路与被测对象处在同一环境中，这些器件和电路会对被测对象产生电磁干扰，特别是对于采集模拟信号的控制系统，还需要使用模数转换器对信号进行转换。因此，即使在被测对象未上电运行的情况下，传感器的输出通常不为0，造成此现象的原因有多种。
现有的技术方案通常是在被测对象运行之前，手动测量出系统的偏移值，对于同样的传感器和硬件电路，认为偏移值是固定的。但实际的偏移值是动态变化的，即使在未更换硬件的情况下，控制器或被测对象每一次重新上电运行，都可能造成偏移值发生变化，如果系统每次重启都使用固定的偏移值进行校正，会降低采样数据的准确性。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的采样数据准确性较低的缺陷。
为解决上述问题，本发明提供一种采样信号自动校正方法，包括：控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；将所述第二模拟信号转换为输入数值；利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
优选地，所述利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值，包括：确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；将所述多个第一数字信号分别转换为多个偏移值；计算所述多个偏移值的平均值C_offsetmean；保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
优选地，将所述第二模拟信号转换为输入数值，包括：控制模数转换器将所述第二模拟信号转换为第二数字信号；将所述第二数字信号转换为输入值。
优选地，所述利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值包括：计算所述实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为所述输入数值。
相应地，本发明提供一种采样信号自动校正装置，包括：第一传感控制单元，用于控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；平均偏移值计算单元，用于利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；第二传感控制单元，用于控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；输入数值转换单元，用于将所述第二模拟信号转换为输入数值；校正单元，用于利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
优选地，所述平均偏移值计算单元包括：采样周期确定子单元，确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；采样子单元，在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；偏移值转换子单元，用于将所述多个第一数字信号分别转换为多个偏移值；均值计算单元，用于计算所述多个偏移值的平均值C_offsetmean；保存单元，用于保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
优选地，所述输入数值转换单元包括：模数转换子单元，用于控制模数转换器将所述第二模拟信号转换为第二数字信号；输入值转换子单元，用于将所述第二数字信号转换为输入值。
优选地，所述校正单元包括：计算子单元，计算所述实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为所述输入数值。
本发明还提供一种采样信号自动校正系统，包括：传感器，用于采集被测对象的输出信号；控制器，被配置为执行以下的步骤：控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；将所述第二模拟信号转换为输入数值；利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
优选地，所述利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值，包括：确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；将所述多个第一数字信号分别转换为多个偏移值；计算所述多个偏移值的平均值C_offsetmean；保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的采样信号自动校正方法、装置及系统控制传感器在被测对象运行之前即开始工作，通过模数转换器采集到多个零点输入数值，并根据多个输入数值计算出平均偏移值；然后在被测对象运行之后控制传感器继续工作，通过模数转换器采集被测对象在正常工作状态下的输入值，并利用平均偏移值对输入值进行校正。上述方案在被测对象每一次运行之前均计算一次平均偏移值，由于被测对象运行环境可能发生变化，所以每一次计算出的平均偏移值可能是不同的，上述平均偏移值能够更准确地体现出被测对象所处运行环境的干扰情况，利用上述平均偏移值校正后的实际输入值具有较高的准确性，即使更换了系统中的传感器等硬件，执行本方法的控制器仍可以按照上述方案计算平均偏移值；并且，上述传感器和模数转换器均由控制器进行控制，控制器可以按照上述步骤自动完成校正过程，而不需要在采集信号之前手动标定偏移值，由此可以提高数据校正工作的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种采样信号自动校正系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种采样信号自动校正方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种采样信号自动校正装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有明确的规定和限定，术语“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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
图1示出了一个采样信号自动校正系统，如图1所示，传感器11连接被测对象10，被测对象10的启动和停止可以由控制器13进行控制。传感器11可以采集被测对象10的参数并输出模拟信号，传感器11通过处理电路14与模数转换器12连接，其中，处理电路14对传感器11输出的信号进行滤波、放大等；模数转换器12用于将经过处理的模拟信号转换为数字信号，在本领域中，模数转换器12通常集成在控制器13中；控制器13用于接收模数转换器12输出的数字信号，并且将数字信号转换为具有物理意义的输入值。
实施例1
下面结合图1和图2详细描述本发明实施例提供的一种采样信号自动校正方法，该方法可以由上述控制器13来执行，如图2所示该方法包括如下步骤：
S1，控制传感器11在被测对象10运行之前采集被测对象10的预定参数并输出零点模拟信号(第一模拟信号)，此时控制器13、传感器11、模数转换器12通电运行，被测对象10不上电，此时由于电磁干扰等因素的影响，零点模拟信号(第一模拟信号)通常不为0。
S2，将零点模拟信号(第一模拟信号)转换为零点数字信号(第一数字信号)，零点模拟信号(第一模拟信号)是连续的信号，模数转换器12会根据采样周期采集到多个零点数字信号(第一数字信号)，采样周期可以由控制器13确定，由此控制器13可以获取多个零点数字信号(第一数字信号)；利用多个零点数字信号(第一数字信号)计算平均偏移值，该平均偏移值是一个具有物理意义的数值，平均偏移值可以是控制器13根据转换参数对数字信号的平均值转换而得到的，例如平均偏移电流值、平均偏移电压值(包括正、负值)；此后，可以由控制器13控制被测对象10开始运行。
S3，控制传感器11在被测对象10运行之后采集被测对象10的预定参数并输出采集模拟信号(第二模拟信号)，由于偏移现象，此时的采集模拟信号(第二模拟信号)不能准确表示被测对象10的实际输出；
S4，将所述第二模拟信号转换为输入数值，具体地，是将采集模拟信号(第二模拟信号)转换为采集数字信号(第二数字信号)，通常是根据预定时间点转换出一个采集数字信号(第二数字信号)；将采集数字信号(第二数字信号)转换为输入数值，数字信号是由0、1组成的序列，为了体现数字信号的实际意义，控制器13需要根据转换参数将该序列转换为具有物理意义的数值，例如输入电流值、输入电压值；
S5，利用输入数值和平均偏移值计算实际输入数值，例如用输入电流值减去平均偏移电流值得到实际输入电流值。
控制器13、传感器11和模数转换器12每一次重启后，控制器13都可以执行上述方法，以不断修改平均偏移值，进而得到更加准确的实际输入值。并且，在更换了传感器和模数转换器的情况下，只需要修改控制器13中保存的参数(上述采样周期和转换参数等)即可适应新硬件系统。
上述方案控制传感器在被测对象运行之前即开始工作，通过模数转换器采集到多个零点输入信号，并根据多个零点输入信号计算出平均偏移值；然后在被测对象运行之后控制传感器继续工作，通过模数转换器采集被测对象在正常工作状态下的输入值，并利用平均偏移值对输入值进行校正，上述方案在被测对象每一次运行之前均计算一次平均偏移值，由于被测对象运行环境可能发生变化，所以每一次计算出的平均偏移值可能是不同的，上述平均偏移值能够更准确地体现出被测对象所处运行环境的干扰情况，利用上述平均偏移值校正后的实际输入值具有较高的准确性，即使更换了系统中的传感器等硬件，执行本方法的控制器仍可以按照上述方案计算平均偏移值；并且，上述传感器和模数转换器均由控制器进行控制，控制器可以按照上述步骤自动完成校正过程，而不需要在采集信号之前手动标定偏移值，由此可以提高数据校正工作的效率。
作为一个优选的实施方式，上述步骤S2可以包括如下子步骤：
S21，由控制器13确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
S22，控制器13在时间T内控制模数转换器12按照周期t对零点模拟信号(第一模拟信号)进行转换得到N个零点数字信号(第一数字信号)。其中T和t可以人为标定，时间越长周期越多，采集到的零点输入值越多，进而计算出的平均偏移值的误差越小，具体可以根据实际需求进行设置。
S23，将多个零点数字信号(第一数字信号)分别转换为多个偏移值，即控制器13根据转换参数将数字序列转换为具有物理意义的数值；
S24，计算多个偏移值的平均值C_offsetmean，累加N个偏移值后除以N即可得到平均值；
S25，保存平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
上述优选方案可以由控制器确定采样周期和采样时间，使本方案具有较高的灵活性；并且上述方案由控制器保存转换后的具有物理意义的平均偏移值，控制器只需将其保存在内存中，只要控制器不断电，所保存的平均偏移值可以一直被使用，而不需要每一次校正时都进行转换，直至控制器断电才需要重新计算平均偏移值并重新保存，由此可以提高计算效率。
上述步骤S5可以包括如下子步骤：
计算实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为输入数值。每一次校正生成最终结果时，控制器直接利用两个具有物理意义的数值进行计算，由此可以提高计算效率。
实施例2
下面将结合图1和图3详细描述本发明实施例提供的一种采样信号自动校正装置，该装置包括：
第一传感控制单元31，用于控制传感器11在被测对象10运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；
平均偏移值计算单元32，用于利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；
第二传感控制单元33，用于控制传感器11在被测对象10运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；
输入数值转换单元34，用于将所述第二模拟信号转换为输入数值；
校正单元35，用于利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
上述方案控制传感器11在被测对象10运行之前即开始工作，通过模数转换器12采集到多个零点输入信号，并根据多个零点输入信号计算出平均偏移值；然后在被测对象10运行之后控制传感器11继续工作，通过模数转换器12采集被测对象10在正常工作状态下的输入值，并利用平均偏移值对输入值进行校正。上述方案在被测对象每一次运行之前均计算一次平均偏移值，由于被测对象运行环境可能发生变化，所以每一次计算出的平均偏移值可能是不同的，上述平均偏移值能够更准确地体现出被测对象所处运行环境的干扰情况，利用上述平均偏移值校正后的实际输入值具有较高的准确性，即使更换了系统中的传感器等硬件，执行本方法的控制器仍可以按照上述方案计算平均偏移值；并且，上述传感器和模数转换器均由控制器进行控制，控制器可以按照上述步骤自动完成校正过程，而不需要在采集信号之前手动标定偏移值，由此可以提高数据校正工作的效率。
优选地，上述平均偏移值计算单元32包括：
采样周期确定子单元，确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
采样子单元，在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；
偏移值转换子单元，用于将所述多个第一数字信号分别转换为多个偏移值；
均值计算单元，用于计算所述多个偏移值的平均值C_offsetmean；
保存单元，用于保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
上述优选方案可以由控制器确定采样周期和采样时间，使本方案具有较高的灵活性；并且上述方案由控制器保存转换后的具有物理意义的平均偏移值，控制器只需将其保存在内存中，只要控制器不断电，所保存的平均偏移值可以一直被使用，而不需要每一次校正时都进行转换，直至控制器断电才需要重新计算平均偏移值并重新保存，由此可以提高计算效率。
优选地，校正单元35包括：
计算子单元，计算实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为输入数值。每一次校正生成最终结果时，控制器13直接利用两个具有物理意义的数值进行计算，由此可以提高计算效率。
实施例3
本发明实施例提供一种采样信号自动校正系统，如图1所示该系统包括：
一种采样信号自动校正系统，其特征在于，包括：
传感器11，用于采集被测对象的输出信号；
控制器13，被配置为执行以下的步骤：
控制传感器11在被测对象10运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；
利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；
控制传感器在被测对象10运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；
将所述第二模拟信号转换为输入数值；
利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
上述方案控制传感器11在被测对象10运行之前即开始工作，通过模数转换器12采集到多个零点输入信号，并根据多个零点输入信号计算出平均偏移值；然后在被测对象10运行之后控制传感器11继续工作，通过模数转换器12采集被测对象10在正常工作状态下的输入值，并利用平均偏移值对输入值进行校正。上述方案在被测对象每一次运行之前均计算一次平均偏移值，由于被测对象运行环境可能发生变化，所以每一次计算出的平均偏移值可能是不同的，上述平均偏移值能够更准确地体现出被测对象所处运行环境的干扰情况，利用上述平均偏移值校正后的实际输入值具有较高的准确性，即使更换了系统中的传感器等硬件，执行本方法的控制器仍可以按照上述方案计算平均偏移值；并且，上述传感器和模数转换器均由控制器进行控制，控制器可以按照上述步骤自动完成校正过程，而不需要在采集信号之前手动标定偏移值，由此可以提高数据校正工作的效率。
作为一个优选的实施方式，上述所述利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值，包括：
确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
在所述时间T内控制模数转换器12按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；
将所述多个第一数字信号分别转换为多个偏移值；
计算所述多个偏移值的平均值C_offsetmean；
保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
上述优选方案可以由控制器13确定采样周期和采样时间，使本方案具有较高的灵活性；并且上述方案由控制器13保存转换后的具有物理意义的平均偏移值，控制器13只需将其保存在内存中，只要控制器13不断电，所保存的平均偏移值可以一直被使用，而不需要每一次校正时都进行转换，直至控制器13断电才需要重新计算平均偏移值并重新保存，由此可以提高计算效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种采样信号自动校正方法，其特征在于，包括：
控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；
利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；
控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；
将所述第二模拟信号转换为输入数值；
利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值，包括：
确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；
将所述N个第一数字信号分别转换为N个偏移值；
计算所述N个偏移值的平均值C_offsetmean；
保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二模拟信号转换为输入数值，包括：
控制模数转换器将所述第二模拟信号转换为第二数字信号；
将所述第二数字信号转换为输入值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值包括：
计算所述实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为所述输入数值。
5.一种采样信号自动校正装置，其特征在于，包括：
第一传感控制单元，用于控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；
平均偏移值计算单元，用于利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；
第二传感控制单元，用于控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；
输入数值转换单元，用于将所述第二模拟信号转换为输入数值；
校正单元，用于利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述平均偏移值计算单元包括：
采样周期确定子单元，确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
采样子单元，在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；
偏移值转换子单元，用于将所述N个第一数字信号分别转换为N个偏移值；
均值计算单元，用于计算所述N个偏移值的平均值C_offsetmean；
保存单元，用于保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输入数值转换单元包括：
模数转换子单元，用于控制模数转换器将所述第二模拟信号转换为第二数字信号；
输入值转换子单元，用于将所述第二数字信号转换为输入值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校正单元包括：
计算子单元，计算所述实际输入数据Xreal，Xreal＝Xsample+C_offset，其中Xsample为所述输入数值。
9.一种采样信号自动校正系统，其特征在于，包括：
传感器，用于采集被测对象的输出信号；
控制器，被配置为执行以下的步骤：
控制传感器在被测对象运行之前采集所述被测对象的预定参数并输出第一模拟信号；
利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值；
控制传感器在被测对象运行之后采集所述被测对象的预定参数并输出第二模拟信号；
将所述第二模拟信号转换为输入数值；
利用所述输入数值和所述平均偏移值计算实际输入数值。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述利用所述第一模拟信号转换成的多个数字信号计算平均偏移值，包括：
确定时间T和周期t，其中T内包括N个t；
在所述时间T内控制模数转换器按照周期t对所述第一模拟信号进行转换得到N个第一数字信号；
将所述N个第一数字信号分别转换为N个偏移值；
计算所述N个偏移值的平均值C_offsetmean；
保存所述平均偏移值C_offset,C_offset＝0-C_offsetmean。
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