CN111157032A - 一种传感器的信号校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器的信号校准方法，根据所述被测量的信号输出所述传感器的第一输出信号；改变所述传感器的增益或量程；根据所述被测量的信号输出所述传感器改变增益后的第二输出信号；根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常。通过改变传感器的增益或量程，然后根据增益或量程改变前后传感器输出信号是否发生异常，从而判断传感器是否故障或量程是否合适，保证了信号的可靠性进而增加使用该传感器的系统的可靠性，保证了在故障状态下，系统能及时知道和采取准确应急预案措施。
Description
技术领域
本发明属于传感器信号处理的技术领域，具体涉及一种传感器的信号校准方法。
背景技术
随着自动化需求的不断增长，需要使用传感器将一些非电量的物理、化学量转换成电量以便输入到电子控制系统内作为控制依据而对使用该传感器的系统加以监控。传感器输出的信号的准确性直接影响错误电子控制系统的指令的正确性。如果传感器发生故障将会发出错误的信号，从而导致电子控制系统发出错误的指令或行动。这些错误的指令或行动可能会导致使用这个传感器的装置、设备或系统功能的丧失或性能的降低，甚至会导致使用这个传感器的装置、设备或系统的破坏，更严重的情况可能出现短路、火灾等财产或生命的损失。因此，传感器信号的可靠性变得十分关键。因此在使用传感器的同时，要准确及时判断一个传感器是否正常工作是非常重要的。
在现代工业、农业、国防、科研和家庭应用中，大部分是采用多传感器法来相互甄别好坏。如用三个传感器同时测量同一个物理量，如果有三个的输出都一致，那么三个都可能是好的，如果其中有一个的输出特殊，那么这个特殊的传感器就可能工作不正常。这种方法的缺点是明显的：造价高、系统复杂、体积大、而且准确性低。另外一种方式是采用多变量逻辑分析来估计输出量的应该的大小范围进而判别哪个传感器的输出不符合逻辑。这个方法解决了多传感器方案中存在的问题，但是逻辑分析的可靠性较低。传感器阵列的信号合成技术，即利用多个传感器接收同一信号，根据信号的相干性和噪声的不相干性，将信号进行加权合成，从而提高接收信号信噪比。该传感器阵列的信号合成技术可以有效提高传感器阵列的接收性能，给某些极低信噪比信号的接收提供了途径，但是，该算法没有考虑传感器阵列的故障。在实际应用中，某些传感器可能在使用过程中会发生故障。由于故障传感器所接收到的是噪声，虽然故障传感器的合成权值小于非故障传感器的合成权值，但是故障传感器的合成权值不为零，故引入的噪声会增加传感器阵列的合成损失。因此有必要检测并判断传感器阵列是否发生故障，并对故障传感器的合成权值进行修正，通过降低故障传感器的合成权值来减少合成损失。如果信号的信噪比较低，权值修正系数会使得权值误差进一步增大，从而导致更大的合成损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种传感器的信号校准方法，实现传感器信号判断校准的作用。
本发明采用的技术方案是，一种传感器的信号校准方法，包括以下步骤：
步骤1:接入传感器
步骤2，在传感器工作的过程中，获取当前被测量的信号；
步骤3判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否为与所述当前导通的传感器采样电路对应的信号；
步骤4：若所述检测信号不是与当前导通的传感器采样电路对应的信号，则进行开关切换；
步骤5，根据所述被测量的信号输出所述传感器的第一输出信号；
步骤6：获取传感器阵列中每个传感器的合成权值、传感器阵列的合成信号的第一信噪比计算合成信号的第二信噪比；判断所述第二信噪比是否大于所述第一信噪比；
步骤7：当所述第二信噪比大于所述第一信噪比时，确定所述目标传感器为故障传感器；
步骤8，改变所述传感器的增益或量程；
步骤9，根据所述被测量的信号输出所述传感器改变增益后的第二输出信号；
步骤10，根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常，如有异常及时进行修正。
计算第一信噪比和第二信噪比时；传感器阵列在ncor的时间间隔内信号的平均功率，传感器阵列在ncor的时间间隔内噪声的平均功率。
第一声音传感器为所述第一传感器对与所述第二传感器对中相同的声音传感器，所述第一声音传感器与所述第二声音传感器的连线垂直于第一输出信号及第二输出信号，判断所述传感器的输出信号是否可用。
当所述第一传感器采样电路/第N传感器采样电路为微安级传感器采样电路时，所述判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否处于当前导通的传感器采样电路正常工作时的信号阈值范围内。
判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同；若相同，则确定所述传感器的输出信号正常；否则，确定所述传感器的输出信号异常。
本发明的有益效果是，根据本发明的箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置，通过将传感器、传感器、温度传感器的各传感器值相互比较，判定相互的传感器值是否产生了矛盾，从而正确且容易地判定某一个传感器的合理性是否已丧失。特别是，合理性诊断装置通过以各传感器值为基础判别箱内的液体的状态，判定其的状态是否产生了矛盾，从而更为正确地进行箱内传感器的合理性诊断。不同级别传感器插入一个传感器接口时，通过对当前导通的传感器采样电路中检测信号的判断，决定开关是否切换，导通了适配插入的传感器的传感器采样电路，实现了传感器即插即用，同时减少了传感器接口数量，节约了硬件资源。通过改变传感器的增益或量程，然后根据增益或量程改变前后传感器针对同一被测量的输出信号的变化判断传感器的输出信号是否发生异常，从而判断传感器是否故障或量程是否合适，一旦传感器故障或量程不合适，外部控制器能够及时获知采取措施补救并通知用户进行维护，无需另外增设其他传感器进行相互甄别，并且保证了信号的可靠性进而增加使用该传感器的系统的可靠性，保证了在故障状态下，系统能及时知道和采取准确应急预案措施。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于该具体实施方式。
一种传感器的信号校准方法，包括以下步骤：
步骤1:接入传感器
步骤2，在传感器工作的过程中，获取当前被测量的信号；
步骤3判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否为与所述当前导通的传感器采样电路对应的信号；
步骤4：若所述检测信号不是与当前导通的传感器采样电路对应的信号，则进行开关切换；
步骤5，根据所述被测量的信号输出所述传感器的第一输出信号；
步骤6：获取传感器阵列中每个传感器的合成权值、传感器阵列的合成信号的第一信噪比计算合成信号的第二信噪比；判断所述第二信噪比是否大于所述第一信噪比；
步骤7：当所述第二信噪比大于所述第一信噪比时，确定所述目标传感器为故障传感器；
步骤8，改变所述传感器的增益或量程；
步骤9，根据所述被测量的信号输出所述传感器改变增益后的第二输出信号；
步骤10，根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常，如有异常及时进行修正。
计算第一信噪比和第二信噪比时；传感器阵列在ncor的时间间隔内信号的平均功率，传感器阵列在ncor的时间间隔内噪声的平均功率。
第一声音传感器为所述第一传感器对与所述第二传感器对中相同的声音传感器，所述第一声音传感器与所述第二声音传感器的连线垂直于第一输出信号及第二输出信号，判断所述传感器的输出信号是否可用。
当所述第一传感器采样电路/第N传感器采样电路为微安级传感器采样电路时，所述判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否处于当前导通的传感器采样电路正常工作时的信号阈值范围内。
判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同；若相同，则确定所述传感器的输出信号正常；否则，确定所述传感器的输出信号异常。
判断单元用于接入传感器后，判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否为与当前导通的传感器采样电路对应的信号。切换单元，用于当检测信号不是与当前导通的传感器采样电路对应的信号时，进行开关切换，使得传感器切换至其他传感器采样电路。开关，用于传感器采样电路间的切换。这样一来，不同级别传感器插入一个传感器接口时，判断单元通过对当前导通的传感器采样电路中检测信号进行判断，切换单元决定开关是否切换，开关切换导通了适配插入的传感器的传感器采样电路，实现了传感器即插即用，同时传感器接口数量减少，节约了硬件资源。需要说明的是，该判断单元可以为单板上执行软件功能的模块，也可以是执行程序指令的硬件。判断单元具体用于判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否处于当前导通的传感器采样电路的信号阈值范围内。切换单元具体用于若当前导通的传感器采样电路中的检测信号不在信号阈值范围内，则进行开关切换，使得传感器切换至其他传感器采样电路。特别的，当前导通的传感器采样电路可以为第一传感器采样电路，其他传感器采样电路可以为第N传感器采样电路，其中N 为大于1的自然数。
本发明实施例提供的可控开关，不同级别传感器插入一个传感器接口时，判断单元通过对当前导通的传感器采样电路中检测信号进行判断，切换单元决定开关是否切换，开关切换导通了适配插入的传感器的传感器采样电路，实现了传感器即插即用，同时传感器接口数量减少，节约了硬件资源。通过对当前导通的传感器采样电路中检测信号的判断，决定开关是否切换，导通了适配插入的传感器的传感器采样电路，实现了传感器即插即用，同时减少了传感器接口数量，节约了硬件资源。通过改变传感器的增益或量程，然后根据增益或量程改变前后传感器针对同一被测量的输出信号的变化判断传感器的输出信号是否发生异常，从而判断传感器是否故障或量程是否合适，一旦传感器故障或量程不合适，外部控制器能够及时获知采取措施补救并通知用户进行维护，无需另外增设其他传感器进行相互甄别，并且保证了信号的可靠性进而增加使用该传感器的系统的可靠性，保证了在故障状态下，系统能及时知道和采取准确应急预案措施。
Claims (6)
1.一种传感器的信号校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1:接入传感器
步骤2，在传感器工作的过程中，获取当前被测量的信号；
步骤3判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否为与所述当前导通的传感器采样电路对应的信号；
步骤4：若所述检测信号不是与当前导通的传感器采样电路对应的信号，则进行开关切换；
步骤5，根据所述被测量的信号输出所述传感器的第一输出信号；
步骤6：获取传感器阵列中每个传感器的合成权值、传感器阵列的合成信号的第一信噪比计算合成信号的第二信噪比；判断所述第二信噪比是否大于所述第一信噪比；
步骤7：当所述第二信噪比大于所述第一信噪比时，确定所述目标传感器为故障传感器；
步骤8，改变所述传感器的增益或量程；
步骤9，根据所述被测量的信号输出所述传感器改变增益后的第二输出信号；
步骤10，根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常，如有异常及时进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种传感器的信号校准方法，其特征在于，所述计算第一信噪比和第二信噪比时；传感器阵列在ncor的时间间隔内信号的平均功率，传感器阵列在ncor的时间间隔内噪声的平均功率。
3.根据权利要求1所述的一种传感器的信号校准方法，其特征在于，所述第一声音传感器为所述第一传感器对与所述第二传感器对中相同的声音传感器，所述第一声音传感器与所述第二声音传感器的连线垂直于第一输出信号及第二输出信号。
4.根据权利要求1所述的一种传感器的信号校准方法，其特征在于，所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否可用。
5.根据权利要求1所述的一种传感器的信号校准方法，其特征在于，当所述第一传感器采样电路/第N传感器采样电路为微安级传感器采样电路时，所述判断当前导通的传感器采样电路中的检测信号是否处于当前导通的传感器采样电路正常工作时的信号阈值范围内。
6.根据权利要求4所述的一种传感器的信号校准方法，其特征在于，所述判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同；若相同，则确定所述传感器的输出信号正常；否则，确定所述传感器的输出信号异常。
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