一种具有借鉴意义的传感器输入标定技术

　　2.1 A/D转换器

传感器信号经过调理即放大后，就要被送入到ADC进行转换。由于放大器和ADC本身有微小的误差，通常有必要对数字输出信号进行修正以便获得一个更精确的信号。这通过输入通道标定增益(Calibration Gain)和零偏(CalibrationOffset)来实现。

　　2.2力传感器修正

　　反馈信号随后通过一个以10级20行表格形式构成的软件放大器做进一步的修正。这个表格的目的是用来修正力传感器的非线性，采用多步分段式的方法。通常力传感器的非线性区出现在使用极限状况下(100%量程)，因此通常采用一个传感器标定增益和零偏就足够了。

　　2.3力传感器标定零偏

　　对于具有特定灵敏度的力传感器，以下的例子计算结果都少于10 V，这表明没有信号截断。例如：

　　10×1.934 mV/V×500 = 9.670 V10×2.321 mV/V×250 = 5.800 V然而，±10 V的整个测量范围却没有达到。为了使反馈信号放大到满量程的最大、最小力，就要使用力传感器标定增益(10级表格)。

　　为了快速确定力传感器所需标定增益，一是用对应的理想最大输入电压除以实际放大后信号电压，二是用对应的理想灵敏度除以实际灵敏度，表3和表4所列就是两种计算力传感器标定增益的方法值。

　　由于力传感器的静态零偏或作用在力传感器上的其他质量，测量信号中将会看到零偏。利用10级表格零偏列参数输入可消除这个偏移，以全量程的百分比值输入后的力传感器标定零偏如表5所列。

　　自此，软件中的读数将以满量程的百分比形式准确地显示，或以工程值准确显示。

　　3输入标定过程

　　以力传感器输入通道的标定过程为例予以说明。力的标定过程分为两部分进行。

　　3.1输入通道增益和零偏的标定

　　如采用一个独立的精确电源作为输入，返回信号需要通过一个1 MΩ的电阻连接到模拟地。避免由信调器电路的输入电流的偏差而带来的输入电压的不稳定。同样，也需要测量激励电压在电缆末端的电压值，并把它考虑进来。所以，强烈建议用户采用标定盒来进行标定。

　　确定已连力传感器的灵敏度，例如，力传感器灵敏度为1.979 8 mV/V.

　　确定反馈信号量程范围是从-10 ~ +10 V.为了能够充分利用整个量程，最理想的办法是采用放大系数，这个放大因子可以把反馈信号放大到±10 V范围内。通过两个步骤来实现，一是采用硬件增益，另一是输入通道标定增益。

　　现以硬件增益为例，选择能够把反馈信号放大到小于或等于10 V的放大系数。可以看到采用放大系数500倍时最接近10 V，因此它就是我们需要的最理想的放大系数。必须确保最终电压不超过极限(-10 ~ +10 V)。若超过了极限，可能出现无法预测的后果。

　　在确定了硬件增益后，再把一个mV级高精度电源或一个标定盒或参考力传感器连接到计算机系统的传感器输入通道上。

　　由于放大器和ADC不是完全理想的，自身存在很小的误差，达到的增益不可能确切就是所选择的硬件增益。为了确保最终信号不会高于+10 V或低于-10 V，建议标定工作在满量程的50%范围内进行。