一种用于校准未校准传感器的方法，包括： 用已校准传感器在第一位置处感应一时变物理现象以确定第一位置处该时变物理现象的输入波形； 用所述未校准传感器在第二位置处感应该时变物理现象，该未校准传感器输出对应于第二位置处该时变物理现象的输出波形； 根据该输入和输出波形确定建立输出波形和输入波形之间关系的频域传递函数； 根据已确定的频域传递函数为所述未校准传感器确定一校准系数； 根据已确定的校准系数、输入波形和输出波形为所述未校准传感器确定一校准常数，其中已确定的校准系数和已确定的校准常数相对于在所述第二位置处的所述时变物理现象校准所述未校准传感器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于校准一未被校准的测量设备的系统和方法。
技术介绍
传感器，或者更一般地，变换器在很多学科中被用于感应某一物理现象并根据所感应到的物理现象生成一输出信号。通常，根据对该物理现象的已知的同时测量来校准此类传感器或变换器。在实践中，利用通过另一仪器所完成的对该物理现象的测量来校准来自该传感器或变换器的输出信号。一般而言，这第二个仪器是通过某种得到一致认可的方法，并针对某种特定物理对象、物理现象和/或标准已经得到自校准。在某些类型的测量中，测量设备的传感器或变换器无法直接耦合至将要用该传感器或变换器测量的物理现象的。此类间接测量依赖于传感器或变换器与发生被测物理现象的系统之间的耦合。在此情况下，传感器或变换器的校准既依赖于该传感器或变换器的测量特性，又依赖于传感器或变换器与被测系统之间的耦合。结果，在传感器或变换器连接到该系统之后，间接测量经常要求对系统的附加测量进行校准传感器或变换器。
技术实现思路
然而，当尝试校准进行间接测量的传感器或变换器时，要想在系统的同一位置处既用该传感器或变换器进行校准该传感器或变换器所要求的校准测量，又进行校准此类间接测量所需的第二组测量是很困难的，即使不是不可能的话。这一般(尽管不是总是)是由于传感器相对于被测系统的尺寸大小以及对被测系统进行测量时的实际限制所造成的。例如，由于传感器或变换器的尺寸大小、辅助测量设备的尺寸大小和/或对生物体进行血压测量的实际限制，在用待校准传感器或变换器测量生物体内血管的血压的同时，用第二测量设备在血管同一点处进行辅助测量(下面还将讨论)通常是不可能的。例如，用作为校准间接测量的“附加测量”的已知血压测量数据一般是通过在上臂的肱动脉上放置一个橡皮箍袖带而从人体获得的。相反，待校准的张力测量传感器相对于人体手腕处的桡动脉进行放置。另外，血压袖带一般将被放置在人体的某一肢上，该肢与用张力测量传感器测量人体血压所使用的那一肢是相对的。然而，应该理解的是由于物理限制而无法在相对于系统的同一地方进行测量并不仅限于测量生物体的血压。还应该理解的是，如果要精确校准传感器或变换器，通常需要待校准传感器或变换器相对于物理现象所暴露的程度与标准测量设备所暴露的程度相同。如果这些物理现象既不能用待校准传感器或变换器也不能用标准测量设备在同一点来测量，并且如果物理现象的值在两个测量位置处是不一样的，校准将会发生误差。由于物理现象在两个测量位置之间的传播时延和/或失真，物理现象在两个测量点处的值将会不同。例如，生物体的血管系统中的血压这一物理现象将受到这两种误差引入特性的影响。即，血压脉冲波在血管系统中的传播具有一定的速度。结果，在血管系统下游的一个第二位置处测得的血压相对于在血管系统上游的一个第一位置处测得的血压有时间上的延迟。同时，当血压脉冲波在血管系统中传播，生物体血管系统的生理学特性引起了血压脉冲波的畸变，使得血压脉冲波在第一和第二测量位置处呈现不同的形状。本专利技术提供了用于校准间接耦合至系统中发生的现象的传感器或变换器的方法和系统。本专利技术分开地提供了用于校准间接耦合至一系统的传感器或变换器的系统和方法，在该系统中，辅助测量发生的位置与通过待校准传感器或变换器进行的测量所发生的位置不同。本专利技术分开地提供了用于相对于某一物理现象而校准传感器或变换器的系统和方法，该物理现象相对于由一已知校准设备进行的对该物理现象的测量而被畸变。本专利技术分开地提供了用于校准间接耦合至生物体内发生的物理现象的传感器或变换器的系统和方法。本专利技术分开地提供了用于校准一种根据生物体内血压信号生成电信号的血压变换器的系统和方法。本专利技术分开地提供了用于校准一种血压传感器或变换器的系统和方法，该种血压传感器或变换器相对于另一分开的生物体血压信号测量而感应生物体内的血压信号，另一分开的生物体血压信号测量是在与待校准血压传感器或变换器不同的地方进行的。本专利技术分开地提供了通过利用对用未校准设备感应的系统的自然变化的频率分析，而确定一未校准设备在此处的校准参数的系统和方法。在根据本专利技术的各个系统和方法示范实施例中，确定第一传递函数，该函数定义了物理现象在第一位置和第二位置间的变换。接着，确定该传递函数在一特定频率处的值。独立地确定第二传递函数，该函数定义了从输入物理现象到输出信号的转换，该输出信号是由待校准传感器或变换器响应于对该物理现象的测量而生成的。另外，还要定义该第一传递函数和第二传递函数间的关系。这两个传递函数间的关系是校准未校准传感器或变换器所需的校准系数的倒数。通过得到每个传递函数在一特时间、特定频率等处的值，能够得到校准系数。未校准传感器或变换器的输出是不相关地基于校准系数、输入物理现象和校准常数的。由于校准系数已知，且输入和输出信号值能够确定或得到，所以校准常数可以被确定。通过使系统自然变化的频率分析而为未校准传感器或变换器确定原地的校准系数和校准常数，由于使用已有的时域校准方法所产生的误差能够被减小，或者更理想地被消除。通过下面对根据本专利技术的各个系统和方法示范实施例的详细描述，本专利技术的这些以及其他特点和优点将得以描述，或者说变得显而易见。附图说明本专利技术的各示范实施例将参照下列附图而被详细描述，其中图1是测量物理现象的一未校准设备的示范实施例示意图；图2是可用于校准图1所示未校准设备的一个系统示范实施例示意图；图3展示了一生物体的血管系统中不同位置间的时延以及血压信号的差异；图4是展示在系统中一个位置处测量物理现象而得到的一个信号，和在系统中第二个位置处测量物理现象而得到的第二个信号的曲线图，其中通过匹配第二信号的最大和最小值与第一信号的最大和最小值而校准第二信号；图5是一物理系统和一未校准测量设备的示范实施例的示意图，该系统将一已知物理现象转换至一未知物理现象，而该未校准测量设备可用于测量该未知物理现象；图6是展示作为频率的函数的手臂-桡骨传递函数幅值的曲线图；图7是未校准测量设备的一个示范实施例的示意图，该未校准测量设备基于校准设备测量的输入信号和未校准设备生成的输出信号之间的一个输入信号/输出信号传递函数；图8展示了图7相对于非零频率信号分量的情况；图9是展示在被测系统第一位置处所测量的一个校准输入信号的曲线图，其中已除去了零频率分量；图10是展示一未校准测量设备在被测系统的第二位置处测量到的输出信号的曲线图，其中已除去了零频率分量；图11是在图9和10的基础上展示图7和图8种所示的输入信号/输出信号传递函数的曲线图；图12是展示用校准设备在系统第一位置处测得的输入信号值和该设备在根据本专利技术的系统和方法而校准后在第二位置处测得的输入信号值；图13是展示用低阶ARX模型获得的估计输入信号/输出信号传递函数曲线图；图14是展示针对由血压测量设备感应到的压力以及针对动脉血压脉冲的压力-时间曲线图；图15是概括了根据本专利技术的用于校准一未校准传感器或变换器的一个示范方法实施例的流程图；图16是概括了用于保证在图15所示的流程图中所使用的校准传感器设备相对于该系统被恰当地校准的一个示范方法实施例的流程图；图17是概括了根据本专利技术的用于相对于生物体肱动脉压力而校准血压闭塞袖带以及用于用该校准的闭塞袖带来校准一未校准的桡骨动脉血压传感器的一个示范方法实施例的流程图；具体实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：H·H·皮尔三世，K·A·巴特尔斯，
申请(专利权)人：柯林医学技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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