一种传感器芯片的校准方法及应用该方法的芯片校准编程器技术

本发明专利技术涉及一种传感器芯片的校准方法，采样多组传感器芯片的输入输出数据，增加零点对应数据的权重系数，并使用最小二乘法拟合获取传感器芯片的输入输出关系，进而获取零点和增益的校准值。本发明专利技术中的传感器芯片的校准方法，相较于现有技术中的需要分别对零点、增益进行校准，其校准过程更加简单，能够同时获取精确的零点、增益校准值。同时，还可以通过增加零点的权重系数来达到满足传感器芯片对零点更高精度指标的要求，使得烧录入传感器芯片内的零点、增益校准值能够提高传感器芯片的检测精确度。

A calibration method for a sensor chip and a chip calibrating programmer applying the method

The invention relates to a method for the calibration of the sensor chip, the input and output data sampling multiple sensor chip, increase the weight coefficient of zero corresponds to the relationship between input and output data, and obtain the fitting of sensor chip using the least square method, and then get zero and gain calibration values. The calibration method of the sensor chip in the invention is calibrated to zero and gain separately compared with the needs of the existing technology. The calibration process is simpler, and it can get accurate zero and gain calibration values at the same time. At the same time, we can increase the zero weight coefficient to meet the requirements of sensor chip for higher accuracy of zero point, so that the zero point and gain calibration value of burning chip into sensor chip can improve the accuracy of sensor chip detection.

【技术实现步骤摘要】
一种传感器芯片的校准方法及应用该方法的芯片校准编程器
本专利技术涉及一种传感器芯片的校准方法，本专利技术还涉及一种应用有该校准方法的芯片校准编程器。
技术介绍
目前，常规的传感器芯片校准采用单通道校准方案，在芯片校准中，需要分别对零点和增益进行校准，然后再进行复测以完成芯片的校准工作。在校准和复测过程中一般只进行两个测量点的测量以实现校准，不能很好实现全量程精度上的折中。同时由于校准和复测过程复杂，则无法对多颗芯片同时进行校准工作。在校准过程中，先将传感器芯片与烧录器相连，把零点写入值保存至传感器芯片，其中，零点写入值用于控制传感器芯片的零点输出。之后对传感器芯片进行第一检测，以获得传感器芯片的第一输出数据根据第一输出数据与对应输入数据之间的关系获取增益写入值。完成后，再将增益写入值保存至传感器芯片，其中，增益写入值用于控制传感器芯片的额定输出。对传感器芯片进行第二检测，以获得传感器芯片的第二输出数据，根据第二输出数据与对应输入数据之间的关系调整增益写入值。即根据第一输出数据和第二输出数据生成零点数据和增益数据，并根据零点数据和增益数据再对传感器芯片进行检测，从而判断对传感器芯片的零点和增益校准是否合格。现有技术中单独校准零点和增益的方法校准过程耗时长，且精度差，不利于提高传感器芯片的精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够对零点和增益同时进行校准的传感器芯片的校准方法。本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够同时对多个传感器芯片进行校准的芯片校准编程器。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种传感器芯片的校准方法，其特征在于：向传感器芯片输入测试信号，传感器芯片对应实现信号输出；在输入测试信号中选取包括零点在内的n个测量点，获取各测量点对应的输入数据[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]，其中i，n为自然数，1≤i≤n；对应于各测量点，采样获取传感器芯片对应的输出数据[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]；使用最小二乘法拟合获取传感器芯片的输入输出关系，进而获取零点和增益的校准值：其中，a为零点校准值，b为增益校准值。传感器芯片对零点的指标要求高于其他测量点的要求，为了增加零点和增益校准值的准确性，增加零点对应数据的权重以计算获取零点和增益的校准值；其中，k1+k2+k3+......+ki+......+kn＝n，ki表示输入数据xi和输出数据yi对应的计算权重系数；对于[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]中零点对应的输入数据xm，m为自然数，1≤m≤n，获取[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]中零点对应的输出数据ym；在公式4中，以及中的计算权重系数km大于其他各输入数据和输出数据对应的计算权重系数。一种应用有前述的传感器芯片的校准方法的芯片校准编程器，与传感器芯片相连接，其特征在于：包括用于采集传感器芯片输出数据的数据采样器、用于计算获取校准数据的中央处理器、用于将校准数据烧录至传感器芯片的烧录驱动器，所述烧录驱动器具有与所述传感器芯片的烧录编程接口相连接的烧录接口；所述烧录驱动器通过所述烧录接口与所述传感器芯片相连接；所述数据采样器分别与所述传感器芯片的信号输出端、中央处理器相连接，所述烧录驱动器的数据输入端与所述中央处理器相连接。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述数据采样器为能够与多个传感器芯片的信号输出端相连接的多路ADC模数采集器；所述烧录驱动器为能够与多个传感器芯片相连接的多路FPGA烧录驱动器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中的传感器芯片的校准方法，通过获取传感器芯片的输入输出数据，利用最小二乘法拟合输入输出信号的对应关系，进而同时获取传感器芯片的零点、增益校准值，相较于现有技术中的需要分别对零点、增益进行校准，其校准过程更加简单，能够更快的获取精确的零点、增益校准值。同时，还可以通过增加零点的权重系数来达到满足传感器芯片对零点更高精度指标的要求，使得烧录入传感器芯片内的零点、增益校准值能够提高传感器芯片的检测精确度。本专利技术中的芯片校准编程器，可以通过采用多路ADC模数采集器、多路FPGA烧录驱动器实现多通道通信，进而同时对多个传感器芯片进行数据采集和校准工作，大大提高了传感器芯片的校准工作效率。附图说明图1为本专利技术实施例中的传感器芯片的校准方法的流程图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。传感器可以根据反应检测量的输入信号，按照一定增益系数变换成对应的输出信号以表征检测量。在传感器投入使用前，则需要确定传感器内部的信号增益系数，同时，由于传感器会受到其他因素的影响而在检测时发生零点漂移的情况，如此则需要通过零点校准值进行校零补偿。本实施例中通过一个芯片校准编程器实现对传感器芯片的零点、增益的校准。通过该芯片校准编程器可以直接获取传感器芯片的零点、增益校准值，将获取的零点、增益校准值烧录入传感器芯片中，则传感器芯片在工作时，可以通过零点、增益校准值构成的输入输出计算公式，检测获取相应的传感信号。本实施例中，芯片校准编程器包括用于采集传感器芯片输出数据的数据采样器、用于计算获取校准数据的中央处理器、用于将校准数据烧录至传感器芯片的烧录驱动器，烧录驱动器具有与传感器芯片的烧录编程接口相连接的烧录接口；烧录驱动器通过烧录接口与传感器芯片相连接；数据采样器分别与传感器芯片的信号输出端、中央处理器相连接，烧录驱动器的数据输入端与中央处理器相连接。其中中央处理器即可采用测试使用的计算机。本实施例中的数据采样器为能够与多个传感器芯片的信号输出端相连接的多路ADC模数采集器；烧录驱动器为能够与多个传感器芯片相连接的多路FPGA烧录驱动器。如此，通过该芯片校准编程器可以实现对多个传感器芯片同时进行校准工作，大大提高了传感器芯片的校准工作效率。每个传感器芯片的校准方法为：中央处理器通过烧录驱动器向传感器芯片中烧录入理论增益值；按照计算机设置的测试要求，向传感器芯片输入测试信号，传感器芯片对应实现信号输出；按照采样要求，获取输入测试信号中的n个测量点对应的输入数据[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]，其中i，n为自然数，1≤i≤n；同时获取各测量点对应的输出数据[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]；其中需要采样传感器芯片零点对应的输入数据，该零点通常指输入数据为0对应的测量点，但是也可以根据特殊要求选择其他重点关注的测量点作为零点。使用最小二乘法拟合获取传感器芯片的输入输出关系，进而获取零点和增益的校准值：其中，a为零点校准值，b为增益校准值。k1+k2+k3+......+ki+......+kn＝n，ki表示输入数据xi和输出数据yi对应的计算权重系数；对于[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]中零点对应的输入数据xm，m为自然数，1≤m≤n，获取[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]中零点对应的输出数据ym；在公式4中，以及中的计算权重系数km大于其他各输入数据和输出数据对应的计算权重系数。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器芯片的校准方法，其特征在于：向传感器芯片输入测试信号，传感器芯片对应实现信号输出；在输入测试信号中选取包括零点在内的n个测量点，获取各测量点对应的输入数据[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]，其中i，n为自然数，1≤i≤n；对应于各测量点，采样获取传感器芯片对应的输出数据[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]；使用最小二乘法拟合获取传感器芯片的输入输出关系，进而获取零点和增益的校准值：

【技术特征摘要】
1.一种传感器芯片的校准方法，其特征在于：向传感器芯片输入测试信号，传感器芯片对应实现信号输出；在输入测试信号中选取包括零点在内的n个测量点，获取各测量点对应的输入数据[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]，其中i，n为自然数，1≤i≤n；对应于各测量点，采样获取传感器芯片对应的输出数据[y1,y2,y3,......,yi,......,yn]；使用最小二乘法拟合获取传感器芯片的输入输出关系，进而获取零点和增益的校准值：其中，a为零点校准值，b为增益校准值。2.根据权利要求1所述的传感器芯片的校准方法，其特征在于：增加零点对应数据的权重以计算获取零点和增益的校准值；其中，k1+k2+k3+......+ki+......+kn＝n，ki表示输入数据xi和输出数据yi对应的计算权重系数；对于[x1,x2,x3,......,xi,......,xn]中零点对应的输入数据xm，m为自然数，1≤m≤n，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹力，张坡，倪大成，王飞，郑良广，侯晓伟，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33