在工控現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定傳感器應(yīng)先了解其中的傳感器構(gòu)造，傳感器獲取現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的準(zhǔn)確性直接影響到整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接入模擬傳感器輸出的模擬電信號(hào)不應(yīng)失真，以獲取真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息。
本文提出了有針對(duì)性的位移傳感器輸入校準(zhǔn)技術(shù)，根據(jù)傳感器靈敏度計(jì)算硬件增益和通道增益，并通過(guò)軟件校準(zhǔn)。該方法通過(guò)工程實(shí)際驗(yàn)證，校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確，操作方便，具有工程推廣價(jià)值。
廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和非電力電測(cè)系統(tǒng)，在測(cè)控過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。傳感器獲取現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)的正確性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
傳感器輸入通道。
本文僅討論模擬傳感器，即輸出模擬量電信號(hào)，不涉及數(shù)字傳感器。
以力傳感器(多為mv信號(hào))為例。一是通過(guò)多路采樣開(kāi)關(guān)采樣，進(jìn)入放大器直流放大，最后將放大信號(hào)發(fā)送到ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)。在此期間，必須采樣快速瞬變的信號(hào)。ADC將放大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。雖然它代表了各種物理參數(shù)值的大小，但它仍然必須通過(guò)標(biāo)度（工程量轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換為原始參數(shù)的真實(shí)值來(lái)顯示、計(jì)算和處理。
為了確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠獲得真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信息和系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，有必要采用不失真的轉(zhuǎn)換方法獲取真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息，并統(tǒng)一校準(zhǔn)傳感器輸入通道的各個(gè)環(huán)節(jié)。
輸入標(biāo)定程序。
一般來(lái)說(shuō)，位移輸入沒(méi)有類似反饋的內(nèi)部硬件增益。
類似力傳感器信號(hào)的放大通常通過(guò)位移反饋信號(hào)LVDT或電位計(jì)式)放大，但也需要計(jì)算增益，滿量程的最大最小值保持在10V。
輸入研究力傳感器。連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的力傳感器是連接激勵(lì)電壓的惠斯通電橋。它可以輸出以mv為單位的反饋信號(hào)[3]。該信號(hào)的強(qiáng)度與激勵(lì)電壓有關(guān)。如果激勵(lì)電壓為10V，則應(yīng)提供非常準(zhǔn)確的線性電源（內(nèi)部或獨(dú)立的外部電源）。力傳感器的最終輸出信號(hào)與力傳感器上施加的外力成比例，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測(cè)量的力信號(hào)。
力傳感器的靈敏度由計(jì)量部門用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)檢定，并在力傳感器檢定證書中注明。例如，力傳感器的靈敏度為1.9798mV/v。
然后確定硬件增益。MV級(jí)信號(hào)C獲得最佳分辨率，MV級(jí)信號(hào)需要通過(guò)硬件增益放大，使信號(hào)盡可能接近10V的全范圍。如表1所列，用戶確定特定力傳感器所需的增益非常簡(jiǎn)單。
對(duì)于具有確定靈敏度系數(shù)的力傳感器，放大后的信號(hào)電壓范圍可以用以下公式計(jì)算：
放大信號(hào)電壓=激勵(lì)電壓值×力傳感器靈敏度×放大系數(shù)。
每一級(jí)放大系數(shù)都有相應(yīng)的理想傳感器靈敏度，可以給出最大的放大效果。例如，硬件增加500倍，相應(yīng)力傳感器的理想靈敏度為2mv/v。
V的信號(hào)超過(guò)2mV/V會(huì)導(dǎo)致總放大信號(hào)超過(guò)10V和A/D轉(zhuǎn)換器輸入飽和。這將被視為信號(hào)切斷，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)全過(guò)程測(cè)量?？梢?jiàn)500時(shí)放大系數(shù)最接近10V，說(shuō)明沒(méi)有信號(hào)被切斷，所以是我們需要的最理想的放大系數(shù)。以下是幾個(gè)方面。
2.1A/D轉(zhuǎn)換器。
調(diào)理后放大傳感器信號(hào)，將被送到ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于放大器和ADC本身有輕微的誤差，通常需要修改數(shù)字輸出信號(hào)以獲得更準(zhǔn)確的信號(hào)。
2.2修正力傳感器。
以10級(jí)20行表的形式進(jìn)一步糾正反饋信號(hào)。該表用于修正力傳感器的非線性，采用多步分段法。一般來(lái)說(shuō)，力傳感器的非線性區(qū)域出現(xiàn)在使用極限（100%量程）中，因此使用傳感器校準(zhǔn)增益和零偏差就足夠了。
2.3力傳感器零偏標(biāo)定。
對(duì)于具有特定靈敏度的力傳感器，以下例子的計(jì)算結(jié)果小于10伏，表明沒(méi)有信號(hào)截?cái)唷＠纾?/p>
10×1.934mV/V×500=9.670V10×2.321mV/V×250=5.800V，但±10V體測(cè)范圍尚未達(dá)到。為了將反饋信號(hào)放大到滿量程的最大和最小力，應(yīng)使用力傳感器校準(zhǔn)增益(10級(jí)表)。
為了快速確定力傳感器所需的校準(zhǔn)增益，首先將相應(yīng)的理想最大輸入電壓除以實(shí)際放大后的信號(hào)電壓，然后將相應(yīng)的理想靈敏度除以實(shí)際靈敏度。表3和表4是兩種計(jì)算力傳感器校準(zhǔn)增益的方法值。
由于力傳感器的靜態(tài)零偏差或作用于力傳感器的其他質(zhì)量，在測(cè)量信號(hào)中可以看到零偏差。這種偏移可以通過(guò)輸入10級(jí)表零偏列參數(shù)來(lái)消除，零偏移可以通過(guò)輸入全量程百分比的力傳感器來(lái)校準(zhǔn)。
此后，軟件中的讀數(shù)將以滿量程百分比或工程值的形式準(zhǔn)確顯示。
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