一种高精度模拟量采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种高精度模拟量采集装置及方法，以第一时间段内的第一目标测量值序列为基础数据输入到目标测量值预测模型中预测第二时间段的第二目标测量值序列，从而根据预测得到的所述第二目标测量值序列来调整标准信号源所输出的标准信号值，基于对该标准信号源的测量结果来计算校准参数对目标信号源的目标输出值进行校准，能够提高大量程模拟量的采集精度。采集精度。采集精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度模拟量采集装置及方法


[0001]本专利技术涉及工业
，特别涉及一种高精度模拟量采集装置及方法。

技术介绍

[0002]随着工业智能化技术的发展，特别是工业互联网的高速发展，数据采集特别是模拟量数据的采集从传统的前端硬件直接做转换处理逐步演变为将原始数据直接传递给后端的计算机设备进行处理。除了测量误差以外，前端传感器采集到的如温度、压力、流量等模拟量数据要转换为计算机设备能够直接处理的数据，其间涉及到多个处理环节，包括信号放大、模数转换以及标度变换等，处理过程中不可避免地会进一步引入误差使得模拟量的测量精度受到影响。针对测量及处理所引入的误差，传统的解决方案是前期通过一系列的标准值对采集装置进行校准生成校准参数，在生产实施的过程中使用校准参数对测量值进行校准。但由于各个环节引入的误差具有较大的不确定性，固定的校准参数对模拟量采集精度的提高效果并不明显。现有技术中还有将标准信号源集成到采集装置中以在生产实施中使用数据采集装置同时测量标准信号源和目标信号源，基于标准信号源的测量误差来校准目标信号源的测量值的技术方案，然而采用两个信号源异步输出和处理的方式只适用于小量程范围的校准，量程范围越大，校准效果越差；采用两个信号源同步输出和处理的方式则只适用于低采样率的应用场合，高采样率应用场景下使用同步校准方案，将会极大地增加了系统的资源开销。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是基于上述问题，提出了一种高精度模拟量采集装置及方法，能够提高大量程模拟量的采集精度。
[0004]有鉴于此，本专利技术的第一方面提出了一种高精度模拟量采集装置，包括：
[0005]第一目标测量值序列获取模块，用于获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列；
[0006]第二目标测量值序列预测模块，用于将所述第一目标测量值序列输入预先训练好的目标测量值预测模型预测当前时间点之后的第二时间段内的第二目标测量值序列；
[0007]第一校准测量值区间获取模块，用于获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间；
[0008]跨区间测量值判断模块，用于判断所述第二目标测量值序列是否包含超出所述第一校准测量值区间的跨区间测量值；
[0009]时间长度获取模块，用于在判断为是时，获取所述第二时间段中包含所述跨区间测量值的连续时间片段的时间长度；
[0010]标准信号值调整模块，用于当所述第二时间段中存在时间长度大于预设的第一阈值的连续时间片段时，根据所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间调整所述标准信号值；
[0011]标准信号输出模块，用于控制标准信号源输出对应所述标准信号值的标准信号；
[0012]标准测量值测量模块，用于通过所述信号采集单元对所述标准信号源进行测量得到标准测量值；
[0013]标准测量值处理模块，用于通过信号处理单元对所述标准测量值进行处理得到标准输出值；
[0014]第一校准参数计算模块，用于根据所述标准输出值与所述标准信号值之间的差值计算所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间的第一校准参数；
[0015]目标输出值校准模块，用于使用所述第一校准参数对所述目标信号源的目标输出值进行校准。
[0016]本专利技术的第二方面提出了一种高精度模拟量采集方法，包括：
[0017]获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列；
[0018]将所述第一目标测量值序列输入预先训练好的目标测量值预测模型预测当前时间点之后的第二时间段内的第二目标测量值序列；
[0019]获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间；
[0020]判断所述第二目标测量值序列是否包含超出所述第一校准测量值区间的跨区间测量值；
[0021]判断为是时，获取所述第二时间段中包含所述跨区间测量值的连续时间片段的时间长度；
[0022]当所述第二时间段中存在时间长度大于预设的第一阈值的连续时间片段时，根据所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间调整所述标准信号值；
[0023]控制标准信号源输出对应所述标准信号值的标准信号；
[0024]通过所述信号采集单元对所述标准信号源进行测量得到标准测量值；
[0025]通过信号处理单元对所述标准测量值进行处理得到标准输出值；
[0026]根据所述标准输出值与所述标准信号值之间的差值计算所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间的第一校准参数；
[0027]使用所述第一校准参数对所述目标信号源的目标输出值进行校准。
[0028]进一步的，在上述的高精度模拟量采集方法中，在获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列的步骤之前，还包括：
[0029]获取所述信号采集单元的测量值的量程范围以及所述信号处理单元的输出值的量程范围；
[0030]将所述输出值的量程范围划分为多个输出值区间[Ob
k
，Ot
k
]，其中Ob
k
为第k个输出值区间的下界，Ot
k
为第k个输出值区间的上界，k＝(1，2，
…
，l)，l为所述输出值的量程范围所述输出值区间的数量；
[0031]从每个所述输出值区间[Ob
k
，Ot
k
]中分别确定一个输出值作为所述输出值区间的标准信号值Ss
k
；
[0032]根据所述输出值和所述测量值的转换函数将每个所述输出值区间[Ob
k
，Ot
k
]映射到所述测量值的量程范围得到对应的标准测量值区间[Mb
k
，Mt
k
]＝f
′
([Ob
k
，Ot
k
])；
[0033]存储所述标准信号值Ss
k
及其对应的校准测量值区间[Mb
k
，Mt
k
]的关联关系，其中Mb
k
为第k个标准测量值区间的下界，Mt
k
为第k个标准测量值区间的上界。
[0034]进一步的，在上述的高精度模拟量采集方法中，在获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间的步骤之前，还包括：
[0035]获取所述信号处理单元处理得到的与所述第一目标测量值序列对应的第一目标输出值序列；
[0036]将所述第一目标输出值序列输入预先训练好的目标输出值预测模型预测与所述第二目标测量值序列对应的第二目标输出值序列O2
i
，其中i＝(1，2，
…
，n)，n为所述第二目标输出值序列中的输出值数量；
[0037]通过所述测量值和所述输出值的转换函数将所述第二目标测量值序列映射到所述输出值的量程范围得到第三目标输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度模拟量采集装置，其特征在于，包括：第一目标测量值序列获取模块，用于获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列；第二目标测量值序列预测模块，用于将所述第一目标测量值序列输入预先训练好的目标测量值预测模型预测当前时间点之后的第二时间段内的第二目标测量值序列；第一校准测量值区间获取模块，用于获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间；跨区间测量值判断模块，用于判断所述第二目标测量值序列是否包含超出所述第一校准测量值区间的跨区间测量值；时间长度获取模块，用于在判断为是时，获取所述第二时间段中包含所述跨区间测量值的连续时间片段的时间长度；标准信号值调整模块，用于当所述第二时间段中存在时间长度大于预设的第一阈值的连续时间片段时，根据所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间调整所述标准信号值；标准信号输出模块，用于控制标准信号源输出对应所述标准信号值的标准信号；标准测量值测量模块，用于通过所述信号采集单元对所述标准信号源进行测量得到标准测量值；标准测量值处理模块，用于通过信号处理单元对所述标准测量值进行处理得到标准输出值；第一校准参数计算模块，用于根据所述标准输出值与所述标准信号值之间的差值计算所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间的第一校准参数；目标输出值校准模块，用于使用所述第一校准参数对所述目标信号源的目标输出值进行校准。2.一种高精度模拟量采集方法，其特征在于，包括：获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列；将所述第一目标测量值序列输入预先训练好的目标测量值预测模型预测当前时间点之后的第二时间段内的第二目标测量值序列；获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间；判断所述第二目标测量值序列是否包含超出所述第一校准测量值区间的跨区间测量值；判断为是时，获取所述第二时间段中包含所述跨区间测量值的连续时间片段的时间长度；当所述第二时间段中存在时间长度大于预设的第一阈值的连续时间片段时，根据所述跨区间测量值所在的第二校准测量值区间调整所述标准信号值；控制标准信号源输出对应所述标准信号值的标准信号；通过所述信号采集单元对所述标准信号源进行测量得到标准测量值；通过信号处理单元对所述标准测量值进行处理得到标准输出值；根据所述标准输出值与所述标准信号值之间的差值计算所述跨区间测量值所在的第
二校准测量值区间的第一校准参数；使用所述第一校准参数对所述目标信号源的目标输出值进行校准。3.根据权利要求2所述的高精度模拟量采集方法，其特征在于，在获取信号采集单元在当前时间点之前的第一时间段内对目标信号源进行测量得到的第一目标测量值序列的步骤之前，还包括：获取所述信号采集单元的测量值的量程范围以及所述信号处理单元的输出值的量程范围；将所述输出值的量程范围划分为多个输出值区间[Ob
k
,t
k
]，其中Ob
k
为第k个输出值区间的下界，Ot
k
为第k个输出值区间的上界，k＝(1,2,
…
,l)，l为所述输出值的量程范围所述输出值区间的数量；从每个所述输出值区间[Ob
k
,t
k
]中分别确定一个输出值作为所述输出值区间的标准信号值Ss
k
；根据所述输出值和所述测量值的转换函数将每个所述输出值区间[Ob
k
,t
k
]映射到所述测量值的量程范围得到对应的标准测量值区间[Mb
k
,t
k
]＝
′
([Ob
k
,t
k
])，其中Mb
k
为第k个标准测量值区间的下界，Mt
k
为第k个标准测量值区间的上界；存储所述标准信号值Ss
k
及其对应的校准测量值区间[Mb
k
,t
k
]的关联关系。4.根据权利要求3所述的高精度模拟量采集方法，其特征在于，在获取当前的标准信号值及其对应的第一校准测量值区间的步骤之前，还包括：获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，冉明泉，肖仁义，苏财兴，
申请(专利权)人：深圳市华众自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：