用低精度测量系统进行高精度测量的方法技术方案

一种用低精度测量系统进行高精度测量的方法，其特征在于：被测量或控制系统中的物理量Ｘ，用精度为ｄ％测量系统，连续或者断续的进行等精度测量Ｎ次，采集到一组等精度测量数据序列Ｘ↓［ｉ］（ｉ＝１，２，…Ｎ），所用的时间为△Ｔ；将得到的数据送入计算机进行处理后得到测量结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属测量应用
，特别是一种基于已校正系差的测量控制系统，对满足“低速变化物理量”温度、压力、液位等的被测物理量。
技术介绍
在工业测量或控制系统中，经常要依靠各种测量系统对各种物理量(如温度、压力、流量、位移等)进行测量，依据检测的信号数据按控制规律计算出控制方案，然后发出控制信号去控制执行机构。根据误差的传递理论，在这种测量或控制系统中被测物理量的测量误差是整个系统的控制精度至关重要的因素，因此必须首先保证被测物理量的测量精度。一般情况下只能尽量提高测量系统的精度，使之达到系统的精度要求。这在实时要求很高的情况下是唯一的方法。对那些实时要求不高或无实时要求的测量或控制环境，如果采用高精度的测量系统，测量成本过高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对实时要求不高或无实时要求的测量或控制环境而提供一种采用低精度测量系统，利用误差理论，对被测信号数据进行数据处理，来大幅度提高测量精度，达到系统的精度要求，大幅度地降低测量系统成本的。本专利技术的目的是这样实现的一种，被测量或控制系统中的物理量X，用精度为d％测量系统，连续或者断续的进行等精度测量N次，采集到一组等精度测量数据序列Xi(i＝1，2，…N)，所用的时间为ΔT；将得到的数据送入计算机进行处理后得到测量结果。在ΔT时间内被测物理量X的最大改变±ΔX远小于系统要求的误差±β；测量系统对被测物理量所产生的最大误差为X×d％，且有N≥(X×d%β)2;]]>系统一次数据采集所用时间为t，且t≤ΔTN;]]>定义该被测物理量X为低速变化的物理量；对于等精度测量数据序列Xi(i＝1，2，……N)，及平值Xj‾=1NΣi=1NXi]]>(j＝1，2，……M)数据序列分别构成正态分布曲线f(xi)和f(Xj)，根据数据处理的误差理论，算术平均值X‾=1NΣj=1NX‾i,]]>平均值的标准偏差δ‾=δN,]]>测量结果为X±δ；此±δ只是直接测量所表示的误差±δ的 倍；当被测物理量满足低速变化物理量时，通过N≥(X×d%β)2]]>选择合适的N使δ≤β，从而可以用低精度测量系统进行高精度测量。本明发可用于测量温度、压力、流量、位移、液位、电信号上。本专利技术所提供的，对实时要求不高或无实时要求的测量或控制环境，利用低精度的测量系统，通过误差理论，对被测信号数据进行数据处理，在提高测量精度，达到系统的精度要求的同时，大幅度地降低测量系统的成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术正态分布曲线f(xi)图。具体实施例方式本专利技术的工作原理如下一、低速度变化物理量的定义工业测量或控制系统中的一些要求进行实时测量的物理量，如温度、压力、流量、位移等信号的变化速度相对于高速数据采集系统来说，其实时性要求很容易被满足。可以认为这类被测物理量为低速变化的物理量，下面给出低速变化物理量在本专利技术中的定义。如果系统中的被测物理量满足以下条件，则定义为低速变化的物理量。1.设定测量或控制系统中对一个物理量X，用精度d％测量系统，连续或者断续的进行等精度测量N次，采集到一组等精度测量数据序列Xi(i＝1，2，…N)，所用的时间为ΔT。2.在ΔT时间内被测物理量X的最大改变±ΔX远小于系统要求的误差±β。3.测量系统对被测物理量所产生的最大误差为X×d％，且有N≥(X×d%β)2.]]> 4.系统一次数据采集所用时间为t，且t≤ΔTN.]]>对于这样低速变化的物理量，在ΔT时间内对被测物理量的测量结果在测量系统的误差范围内均可认为是有效的。二、低精度测量系统进行高精度测量方法本系统的基本构成为低速变化物理量的采集-→计算机处理-→测量结果。在该计算机控制系统中系统设计要求的精度比测量系统的精度高，在一般情况下如果不能找到完全达到要求的测量系统，系统将不能达到设计要求。而当系统中的被测物理量为低速变化的物理量时，用本方法可以使系统达到设计要求的精度或降低测量系统的精度进而降低系统成本。(1)数据的处理和精度的提高对于低速变化物理量，用精度d％测量系统，连续或者断续的对被测物理量进行等精度测量N×M次，采集到如下等精度测量数据序列Xi(i＝1，2，……N)其平值Xj‾=1NΣi=1NXi]]>(j＝1，2，……M)即进行M组的“N次重复测量”，各组的测量次数N为有限次。Xi构成如图1所示的正态分布曲线f(xi)。根据数据处理的误差理论，其标准偏差δ=1N-1Σi=1N(Xi-X‾)2.]]>如图1所示，此时用每一测量值Xi及标准偏差δ表示测量结果，即用Xi±δ表示测量结果。同样，根据数据处理的误差理论，平均值Xj‾=1NΣi=1NXi]]>所构成的数据列 (j＝1，2，……M)，同样构成如图所示的距态分布曲线f(Xj)，算术平均值Xj‾=1NΣi=1NXi]]>最接近被测物理量的真值X0，其标准偏差δ‾=δN,]]>此时 (j＝1，2，……M)标准偏差为±δ，应该用 表示测量结果。此±δ只是直接测量所表示的误差±δ的 倍。(2)测量次数N的确定设被测低速变化的物理量的最大值为X，测量系统精度为d％，则由测量系统所产生的最大误差为X×d％。为保证测量误差估算的可靠性，假定在ΔT时间内，测量数据序列Xi(i＝1，2，……N)时，每个测量值Xi，的测量都产生最大误差。那么在该假设下测量列f(xi)标准差σ=1N-1Σi=1N(Xi-X‾)2=1N-1Σi=1N(X×d%)2≅(X×d%)]]>为测量系统的精度所产生最大误差。于是对于测量数据序列f(xi)的平均值X的最大标准偏差为σ‾=σN=X×d%N]]>因此N=(X×d%σ‾)2]]>要使最终测量结果误差达到系统要求的误差±β，应有σ≤β所以N≥(X×d%β)2]]>由此可得则量次数N应按以上关系式取或略大即可。当测量系统每一次的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1、一种用低精度测量系统进行高精度测量的方法，其特征在于：被测量或控制系统 中的物理量X，用精度为d％测量系统，连续或者断续的进行等精度测量N次，采集到一 组等精度测量数据序列Xi(i＝1，2，…N)，所用的时间为ΔT；将得到的数据送入计算机进行 处理后得到测量结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德煌，覃颖，江修，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：