15 量程自动转换、标度变换和测量数据预处理

微型计算机控制技术量程自动转换、标度变换和测量数据预处理量程自动转换保证送到计算机的信号一致，提高测量精度•由于传感器所提供的信号变化范围很宽（从微伏到伏），特别是在多回路检测系统中，当各回路的参数信号不一样时，必须提供各种量程的放大器，才能保证送到计算机的信号一致（0～5V），使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。可编程增益放大器（PGA）•通用放大器，放大倍数可通过程序进行控制。•组合型PGA•集成PGA集成PGA—B-BPGA102线性参数标度变换前提条件•被测参数值与A/D转换结果为线性关系标度变换公式•式中：A0—仪表测量值的下限•Am—仪表测量值的上限•Ax—实际测量值•N0—仪表测量下限对应的数字量•Nm—仪表测量上限对应的数字量•Nx—实际测量值对应的数字量线性参数标度变换非线性参数标度变换如果被测参数为非线性，则需要重新建立标度变换公式，进行非线性参数标度变换。公式变换法例：流量与压差间的关系为则可得到测量流量时的标度变换公式其他的变换法插值法和查表法测量数据预处理技术在许多控制系统中，有些参数是非线性的，不便于计算和处理，有时难找出明显的数学表达式，或者即使有明显的表达式，但计算起来相当麻烦，精度也不高，则要对其进行非线性补偿。非线性补偿硬件方法要一定的硬件设备，成本高，且线路复杂软件方法通过编程实现非线性补偿线性插值法二次抛物线插值法数据插值插值（Interpolation）•在所给的基准数据的情况下，研究如何平滑的估算出基准数据之间其它点的函数值。•也就是在样本点的基础上求出不在样本点上的其它点处的函数值。数据插值的用途非常广泛•计算机控制•计算机仿真•科学计算•...线性插值法线性插值法原理•将特性曲线按一定的规则分成若干段，将相邻两点用直线连接起来，再用直线替代相应的曲线。线性插值法线性插值法特点•1）曲线斜率变化越小，替代直线越逼近特性曲线，则线性插值法误差越小。•2）插值基点取得越多，替代直线越逼近特性曲线，则线性插值法误差越小线性插值法线性插值法程序的设计步骤1）用实验法测出特性曲线2）选取插值基点，将绘好的曲线分段等距分段法：插值基点沿X轴等距选取，即Xi+1-Xi=常数优点：简化计算缺点：曲线斜率变化大时会产生一定的误差非等距分段法：在曲线斜率变化大的部分，插值基点选取多，在曲线斜率变化小的部分，插值基点选取少。优点：线性化精度高缺点：基点选取比较麻烦，编程复杂。线性插值法3）计算并存储各相邻插值点间替代直线的斜率Ki4）计算X-Xi5）读出X所在区间的斜率Ki，计算Ki(X-Xi)6）计算Y=Xi+Ki(X-Xi)线性插值法举例线性插值法每段曲线的插值函数表达式为：二次抛物线插值法二次抛物线插值法：通过特性曲线上三点做一条抛物线，用此抛物线代替特性曲线进行参数计算。优点：能够提高非线性补偿的精度二次抛物线插值法二次抛物线插值法的实现抛物线方程为样条插值法样条插值法一维插值的两个例子系统误差的自动校正自动校正方法：系统在刚通电时或每隔一定时间时，自动进行一次校正系统误差的自动校正