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传感器取值 传感器是否线性,不是凭感觉,而是有严格的数学评估

发布时间:2024-10-09 06:10:53

传感器是否线性,不是凭感觉,而是有严格的数学评估

传感器的标定

在工控行业,我们会使用检测各种物理量的不同传感器;

这些传感器也有不同的输出接口,有些是0-10V/5V电压,4-20mA电流的模拟量输出;

有些是通过RS485总线的MODBUS协议的数字量输出;

有些传感器通过数字量输出的数据就已经是真实物理量的数值,与其对接的控制器读到之后可直接当作物理量使用;

而传感器输出的模块量,由与其对接的控制器通过A/D转换成数字量之后,还需要进于由A/D转换数传换算成真实物理量数值,这一从测量传转换为真实值的过程我们称之为标定。

假设A/D值为x,真实值为y,存在函数关系式y=f(x);

标定就是根据A/D和从标准测量仪器读到的数值找到该函数关系式;

如果该函数关系式为一次函数,即真实值y=k*x+b(k为斜率、b为截距),

则称模拟量或者对应的A/D值与真实值呈线性关系,如果我们在二维坐标上绘制函数关系图,可以看到x-y的曲线是一条直线;

否则,称模拟量或者对应的A/D值与真实值呈非线性关系;

为了简化标定步骤,我们希望传感器在整个量程内都是呈线性关系;

这样,转换得到的A/D值通过一组k、b数值,按照k*A/D值+b就可以得到物理量的测量值,而且该测量与物理量的真实值相比,精度能达到标称的要求;

但是往往可能在某一些数值范围内,转换得到的测量值与真实值存在较大的偏差;

线性度的衡量

为了衡量传感器的输出是否线性,我们需要引入一些数学公式;

需要使用最小二乘法、方差、协方差、相关系数等数学公式进行评估;

假设y与x是线性的关系,则y可以和x表示为y=a*x+b。

对于物理量的标定,x为传感器输出的模拟量数值,y为标准仪器测得的真实值。

对于每一组的xi,yi,则都可以求出经过标定之后的测量值与真实值之间的误差为:

ei=a*xi+b-yi,

而最准确的a,b取值对应的所有测量值的误差的平方和最小。

记有N组测量, ,

为了使e最小,需要有e以a,b为自变量的梯度为0,即:

梯度为0

求得:

a,b求值公式

上式即为最小二乘法公式;

式中x的平均值,y的平均值,x、y的方差分别为:

方差

x,y的协方差为:

协方差

定义相关系数:

相关系数

将上述定义代入到min(e),得到:。

从上面推导的公式可以看出来,

当r=0时,min(e)最大,可以说y完全不能用a*x+b表示,所以说完全不相关,

当r^2=1时,min(e)为零,可以说y完全可以用a*x+b表示,所以说完全相关.

当r<0时,a<0,所以就叫负相关.

当r>0时,a>0,所以就叫正相关.

可以相关系数不仅与a有关,而且与b也有关系。

一个示例

某传感器得到的测量值和真实值

采用最小二乘法公式,算出a=1.164, b=-0.05197;

相关系数r为0.99986,与1相差4个数量级,是一个线性度非常好的传感器;

另外,通过excel的函数slope,intercept可以采用最小二乘法算出a,b;

通过函数correl可以算出相关系数;

空调在冬天工作的时候需要知道和注意的哪些方面

国庆节过去后就是元旦了,在小编这个地区空调的使用率也就慢慢高起来了(在农村没有集体供暖),随着国家电网这几年不断的改造,目前已经没有电压偏低或者限电了,空调取暖器可以放心使用。

取暖器这里就不怎么聊它了,插上电开关打开就OK了,坐等热量对流出来就可以了。小编想说说空调刚开始使用尤其是当年购买安装的冬天还没有使用过的,空调会出现哪些现象。

夏季安装的空调,当大家开启空调制冷后,几秒钟后就有风送出来,而且冷气越来越凉快舒服,好似久旱逢甘露。但是冬天开机后,只看见空调慢慢的张开嘴,扫风板下来后又上去了,然后没有动静了,等了半分钟还是老样子,就是没有热风出来,而且遥控器好像也坏了,点击上下扫风,左右扫风,还是风速都没有反应,终于找到一个有反应的按钮,“开关”这个好用,然后是开了关,关了再开,来回重复,空调依旧是不送热风。没办法只有打电话给销售或者售后。

如果大家读过空调说明书,空调在接受开机制热指令后,它是按部就班,在内机扫风板打开的同时,已经给外机信号。如果是定频空调,外机直接启动了;如果是变频空调,有部分品牌的空调会让空调自检,什么是自检呢?外机接到开机信号后,先自身检测有没有故障,这需要6-15秒。没有问题就会启动,如果制冷剂漏了,它会自检到压力偏低,同时在内机上显示故障代码等等。

外机启动后,内机需要多久才能工作?大约在30-60秒内机风机开始工作,上下扫风不工作,再等20-40秒,扫风板开始工作,风速也会自动调整到你设定的状态。

有不少用户问小编干嘛要等那么久?我们先来解剖一下空调内机,主要有主板,变压器,传感器,显示板,电机,管流风叶,蒸发器,接水盘以及外壳等。

这里要说的是传感器:

传感器又分为环境传感器和管温传感器。

内机什么时候启动,启动后送风多大一直到正常运转,主板是要靠管温传感器给的数据来分析然后再给贯流风机信号,来控制风速。

管温传感器看着不就是一个铜头么,它能给什么数据呢?

管温传感器一般都是负温度系数的热敏电阻,也就是温度越高,阻值越低,不同品牌的空调器,传感器取值也不同,

开机后,室外压缩机工作后,热量不断沿着管道输送到室内机,当蒸发器达到28-32℃时,管温传感器给主板数据内风机才运转。

说到这里大家应该对空调有一个大概的了解。

空调异味

一台新空调在制热运转下,会有一点塑料味,不少人在闻到这个味道后会立即关机拔掉电源,然后救助售后或者经销商。

等听到回答是正常的时候,也是一头雾水;这里小编说一下,打个比方,我们新买的塑料盘或者塑料器皿,倒入温水,也会有一点点塑料的味道。空调正常运转时,送风温度在40-45度,内机里面温度更高,有点塑料味也是正常的,用一段时间味道就没有了。

化霜

当我们在室内享受暖气的时候,室外机是在零度甚至更低温度下工作,不少用户说空调外机后面上霜了,结了一层厚厚的霜

结霜后制热效果变差,外机声音变大,还多耗电。这个时候空调内机会有显示“H1”“化霜”字样。有的品牌是定时化霜,一个小时左右化一次霜,有的是智能化霜,不管怎么化霜我们不用管它.注意以下几点就好:化霜时间大约在6-9分钟,内机不工作,扫风板恢复到开机状态,室外机风机停止,压缩机在工作,有“嗡嗡”的声音,但是不大,最重要一点,“会有水从室外机底部流出”,不是从室内的排水管流出。

好了,说到这里,不知对您是否有帮忙呢,其实如果你想快点制暖,让出风口吹出的风温度升得更快些,你可以在打开空调后马上就把空调制暖带的辅助电加热功能打开,它可以帮助蒸发器快速升温,而得到快速制暖让房间缩短制暖的时间,让你能够早点享受到热风。

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