智能加速度傳感器的設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)字濾波

高斯白噪聲和脈沖型噪聲的干擾是系統(tǒng)產(chǎn)生隨機(jī)誤差的根源。系統(tǒng)采用中值濾波法，它計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，可以有效地去除脈沖噪聲和寄生振蕩，并且能夠較好地保留信號(hào)的斜坡和跳變部分。中值濾波的基本原理是把數(shù)字序列中一點(diǎn)的值用該點(diǎn)的一個(gè)鄰域內(nèi)各點(diǎn)值的中值來代替。設(shè)一組測(cè)量值x1，x2，…，xn，把這n個(gè)數(shù)按值大小排序：xi1≤xi2≤… ≤xin ，則此序列的中值為

y = Med (x1，x2，…，xn)

= xi((n+1)/2) n為奇數(shù)

[xi(n/2)+xi(n/2+1)]/2 n為偶數(shù)

3.2 軟件陷阱與硬件看門狗

在程序存儲(chǔ)區(qū)中每隔一段區(qū)域放置一個(gè)軟件陷阱，能夠?qū)⑴茱w的程序納入正確的系統(tǒng)運(yùn)行軌道。由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的區(qū)域，如程序區(qū)、表格、未使用的ROM區(qū)、未使用的中斷向量區(qū)等，故不會(huì)影響程序的執(zhí)行效率[3]。

系統(tǒng)采用看門狗電路Max813作為程序運(yùn)行監(jiān)控器。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定執(zhí)行程序中全部任務(wù)的時(shí)間比看門狗延時(shí)周期短，并且對(duì)于每項(xiàng)任務(wù)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，使看門狗對(duì)多項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行監(jiān)視，只有當(dāng)全部標(biāo)志置位，也就是在程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)造成系統(tǒng)失效時(shí)，將由看門狗發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)能盡快復(fù)位并恢復(fù)正常工作。

4 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)本身為一實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單可靠，在測(cè)量周期內(nèi)進(jìn)行計(jì)算和處理;其次是靈活性和通用性，要求程序本身既能滿足目前應(yīng)用，又要考慮系統(tǒng)擴(kuò)充和改進(jìn)。程序使用匯編語(yǔ)言，采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括主控模塊、人機(jī)對(duì)話功能模塊、自診斷模塊、通訊模塊、顯示模塊和數(shù)據(jù)采集模塊等。其中主控程序主要是完成各項(xiàng)功能調(diào)度;人機(jī)對(duì)話功能模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始參數(shù)(采樣周期、采樣頻率等)的設(shè)定，通訊模塊采用中斷方式與上位機(jī)進(jìn)行信息交換;顯示模塊顯示故障位置和測(cè)試數(shù)值;數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)采樣頻率的設(shè)置采用中斷方式對(duì)A/D數(shù)據(jù)進(jìn)行采集;自診斷模塊對(duì)外部環(huán)境條件引起的工作不可靠和傳感器內(nèi)部故障造成的性能下降給出診斷信號(hào)。

5 結(jié)論

與傳統(tǒng)相同型號(hào)的傳感器作對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)，傳統(tǒng)加速度傳感器的電壓分辨率為0.3mV/g，智能加速度傳感器的電壓與電荷分辨率為0.28mV/g。可以看出，該傳感器具有測(cè)量精度高，價(jià)格較低，靈活可靠的特點(diǎn)。它克服了傳統(tǒng)加速度傳感度低，元器件精度要求較高，測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，應(yīng)用范圍具有局限性的缺陷。目前，已經(jīng)在車輛振動(dòng)行車測(cè)器測(cè)量精試系統(tǒng)中得到了成功運(yùn)用。