[發明專利]一種非電學量測定系統及方法

有效

• 申請號: 201010243096.6
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101936746A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 常先明;徐昭敏;陳小楓;耿東漢
• 申請（專利權）人: 北京華控技術有限責任公司
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及非電學量測定領域，更準確的說是涉及一種非電學量測定系統及方法。

背景技術

電容傳感器被廣泛應用，但是電容傳感器具有非線性的特性，而且其非線性特性隨溫度的變化而變化。

為了保證電容傳感器的檢測精度，現有技術中，在常溫下應用分段線性的方法得出輸入信號與輸出信號之間的折線關系。即為：將輸入信號分成若干段，在每一段上都可以認為輸入信號與輸出信號之間是線性關系，對于這些量而言，在整個量程范圍內是非線性的，但是就輸入的某一局部范圍之內，其輸出信號和輸入信號可以近似的認為是線性關系。分段數量越多，檢測精度越高。

但是在實際應用中，因為增加分段的數量會增加成本，所以分段的數量不宜太多，因而使用分段線性方法的精度不能很高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種非電學量測定系統及方法，不用進行分段操作，能夠降低成本且檢測精度較高。

本發明提供了一種非電學量測定系統，包括：

采集非電學量并轉換為電容信號值的電容傳感器；

連接所述電容傳感器、將所述電容信號值轉換為頻率信號值的頻率轉換模塊；

采集溫度信號值的溫度采集模塊；

連接所述頻率轉換模塊和溫度采集模塊的微控制單元MCU模塊，該MCU模塊依據預設的高階非線性特征方程處理所述頻率信號值和所述溫度信號值，得到所述非電學量的值。

優選的，所述預設的高階非線性特征方程為

Y＝F⁴*(A1*T⁴+A2*T³+A3*T²+A4*T+A5)+

F³*(B?1*T⁴+B2*T³+B3*T²+B4*T+B5)+

F²*(C?1*T⁴+C2*T³+C3*T²+C4*T+C5)+

F*(D1*T⁴+D2*T³+D3*T²+D4*T+D5)+

(E1*T⁴+E2*T³+E3*T²+E4*T+E5)，

其中，Y為所述非電學量的計算值，F為所述頻率信號值，T為所述溫度信號值，A1～A5、B1～B5、C1～C5、D1～D5和E1～E5為所述高階非線性特征方程的系數。

優選的，所述頻率轉換模塊為RC振蕩電路。

優選的，本發明提供的系統還包括：數字接口模塊，所述非電學量的計算值通過數字接口模塊輸出。

優選的，所述數字接口模塊為串行外圍設備接口SPI模塊。

本發明還提供了一種非電學量測定方法，包括：

采集多個已知非電學量、多個溫度信號值和多個由所述已知非電學量經電容信號轉換而來的頻率信號值；

將所述已知非電學量、溫度信號值和頻率信號值輸入所述非電學量與頻率信號值、溫度信號值之間的含有待定系數的高階非線性特征方程并利用高階非線性擬合算法計算出高階非線性特征方程的待定系數；

采集未知非電學量并將所述非電學量轉換為電容信號值，再將所述電容信號值轉換為頻率信號值，采集溫度信號值；

將所述溫度信號值和頻率信號值代入已確定系數的所述高階非線性特征方程并計算出所述未知非電學量的值。

優選的，所述高階非線性特征方程為

Y＝F⁴*(A1*T⁴+A2*T³+A3*T²+A4*T+A5)+

F³*(B1*T⁴+B2*T³+B3*T²+B4*T+B5)+

F²*(C1*T⁴+C2*T³+C3*T²+C4*T+C5)+

F*(D1*T⁴+D2*T³+D3*T²+D4*T+D5)+

(E1*T⁴+E2*T³+E3*T²+E4*T+E5)