【正文】 去極值平均濾波法 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 標(biāo)度變換 2022/3/13 67 若被測(cè)范圍為 A0～ Am,A0對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為 N0， Am對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為 Nm， Ax對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為 Nx；實(shí)際測(cè)量值為 Ax；假設(shè)包括傳感器在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是線性的，則標(biāo)度變換公式為： 標(biāo)度變換 一般先進(jìn)行非線性校正，然后再進(jìn)行標(biāo)度變換。 當(dāng)測(cè)量次數(shù) N足夠多且測(cè)量值服從正態(tài)分布時(shí)，若某次測(cè)量值 Xi所對(duì)應(yīng)的剩余誤差 Vi＞ 3σ ，則認(rèn)為該 Xi為壞值，予以剔除。 克服大脈沖干擾的數(shù)字濾波法 ㈠ .限幅濾波法 ㈡ .中值濾波法 抑制小幅度高頻噪聲的平均濾波法 ㈠ .算數(shù)平均 ㈡ .滑動(dòng)平均 ㈢ .加權(quán)滑動(dòng)平均 ㈣ .一階滯后濾波法 復(fù)合濾波法 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 克服大脈沖干擾的數(shù)字濾波法 2022/3/13 64 限幅濾波法 中值濾波法 對(duì)溫度、液位等緩慢變化（呈現(xiàn)單調(diào)變化）的被測(cè)參數(shù)，有良好的濾波效果，但對(duì)流量、壓力等變化較快的被測(cè)量一般不宜采用此方法。 01 ... mmy a a x a x? ? ? ?LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 隨機(jī)誤差的校正 ? 隨機(jī)誤差是指由串入儀表的隨機(jī)干擾、儀器內(nèi)部器件噪聲和 A/D量化噪聲等引起的誤差。 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 最小二乘法 （一） ?設(shè)被逼近函數(shù)為 f(xi),逼近函數(shù)為 g(xi),xi為 x上的離散點(diǎn)，逼近誤差為 令 ?使 Ψ最小，即在最小二乘意義上使 V(xi)最小化，這就是最小二乘法原理。 ?等距節(jié)點(diǎn)分段插值：適用于非線性特性曲率變化不大的場(chǎng)合。 ?靜態(tài)誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 第二章 智能儀器基礎(chǔ) 2022/3/13 55 概述 傳感器與信號(hào)調(diào)理 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 微控制器 人機(jī)接口 低功耗設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)處理技術(shù) LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 數(shù)據(jù)處理技術(shù) 2022/3/13 56 輸入數(shù)據(jù)誤差：由傳感器、測(cè)量及放大電路和 ADC精度決定，它的減小需付出高的代價(jià) 、 誤差來源 計(jì)算誤差：可以采用較長(zhǎng)字節(jié)的浮點(diǎn)數(shù)和較高精度的計(jì)算方法來減小。 15V,+24V等） 。灰塵、油污等對(duì)其表面影響較大，因而需要經(jīng)常維護(hù)，另外它還容易受到噪聲干擾。紅外線觸摸屏由于依靠感應(yīng)紅外線運(yùn)作，外界光線變化會(huì)影響其準(zhǔn)確性 ,且紅外線觸摸屏不防水不防污物，甚至非常細(xì)小的外來物體也會(huì)導(dǎo)致誤差，影響性能。 電阻觸摸屏檢測(cè)原理 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 電容式觸摸屏 ?電容式觸摸屏是眾多觸摸屏中最可靠、最精確的一種 ,但價(jià)錢也是眾多觸摸屏中最昂貴的一種。 鍵盤輸入部分與 24個(gè)按鍵的鍵盤矩陣相連接，采用編碼掃描工作方式。通常第一個(gè)被按下或最后一個(gè)松開的鍵產(chǎn)生鍵碼。 硬件（ RS觸發(fā)器）消抖 軟件（延時(shí)消抖） 按鍵抖動(dòng)過程 （ 1）按鍵抖動(dòng) LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 鍵盤的抖動(dòng)與串鍵 (二 ) 2022/3/13 42 （ b）按鍵連擊處理 （ a）按鍵單擊處理 （ 2）單次鍵入與連擊 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 鍵盤的抖動(dòng)與串鍵 (三 ) 2022/3/13 43 方法一： 最后仍被按下的鍵是有效的正確按鍵。光點(diǎn)的位置則受掃描電路的控制，掃描發(fā)生器產(chǎn)生水平掃描和垂直掃描信號(hào)，經(jīng)同步后控制電子束在屏幕上的位置變化。它能將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)以字符、圖形和圖像的形式在熒光屏上直觀地顯示出來，并且具有響應(yīng)速度快、無噪音、無機(jī)械磨損、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被作為一種理想的人機(jī)交互設(shè)備在微機(jī)系統(tǒng)中廣泛使用。 ?LCD的驅(qū)動(dòng)電壓通常采交流電壓。為適應(yīng)多像素顯示，將顯示器件的電極制成矩陣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多像素顯示。 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 LCD顯示 ?LCD 也就是通常所說的液晶顯示器，具有耗電量低，驅(qū)動(dòng)電壓低，結(jié)構(gòu)空間小而有效，顯示面積大，體薄物輕（厚度約為 LED的 1/3）、適于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)，其易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的優(yōu)良特性，為智能儀器設(shè)計(jì)提供良好條件。 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 對(duì)要顯示段通以矩形脈沖電流，為得到必要的亮度需要給予較大的驅(qū)動(dòng)電流，一般為額定電流的數(shù)倍。譯碼器一般有兩種 ,十六進(jìn)制型和 BCD型。 為了適用于不同的驅(qū)動(dòng)方式 ,每種結(jié)構(gòu)形式又有共陽極和共陰極兩種產(chǎn)品類型。 觸摸屏是一種新型的智能儀器儀表輸入設(shè)備，具有簡(jiǎn)單、方便、自然的人 機(jī)交互方式。 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 第二章 智能儀器基礎(chǔ) 2022/3/13 29 概述 傳感器與信號(hào)調(diào)理 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 微控制器 人機(jī)接口 低功耗設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)處理技術(shù) LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 人機(jī)接口 2022/3/13 30 人機(jī)接口 鍵盤是一組按壓式或觸摸式開關(guān)（按鍵）的集合，是智能儀器常見的輸入設(shè)備。 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 基于 ARM 內(nèi)核的單片機(jī) ?ARM架構(gòu)是 ARM公司面向市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款低成本 RISC微處理器。 ?目前已有初檔 8位單片機(jī)、中檔 8位單片機(jī) 、高檔 8位單片機(jī)等。 MCS51單片機(jī)分 51和 52子系列，并以芯片型號(hào)的末位數(shù)字加以標(biāo)識(shí)。諾伊曼結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)指令豐富功能較強(qiáng)，可應(yīng)用于控制關(guān)系復(fù)雜的場(chǎng)合，但其數(shù)據(jù)線和指令線分時(shí)復(fù)用，取指令和取數(shù)據(jù)不能同時(shí)進(jìn)行，速度受限，價(jià)格亦高。 ?在硬件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先考慮選擇單片機(jī)，然后確定與之配套的外圍芯片。 ?近年來 , Σ－ Δ型 A/D轉(zhuǎn)換器以其分辨率高、線性度好、成本低等特點(diǎn)，得到越來越廣泛的應(yīng)用，特別在既有模擬又有數(shù)字信號(hào)處理場(chǎng)合。 ?與逐次逼近型 AD轉(zhuǎn)換器相比 ,雙積分型 AD轉(zhuǎn)換器工作性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 ?原理：將輸入模擬信號(hào)與不同的參考電壓作多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值。一個(gè) n位的轉(zhuǎn)換器，需要2n1個(gè)比較器。 輸入電壓范圍、功率損耗等 分辨率 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 幾種常見的 A/D轉(zhuǎn)換器原理 2022/3/13 17 常見 A/D轉(zhuǎn)換器原理 并行比較型 逐次比較型 雙積分型 Σ－ Δ型 LOGO 儀器科學(xué)與技術(shù)系 氣 象 儀 器 并行比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 2022/3/13 18 ?由電阻分壓器、電壓比較器、數(shù)碼寄存器及編碼器 4個(gè)部分組成。