基于边沿传感的理论研究

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在现代生活中,几乎随处都能看到传感器的影子,传感器目前在工业、农业等很多领域都已经或者正在扮演着越来越重要的角色。尤其在测量领域,很多时候测量都是借助于传感器来实现的。分辨率作为传感器的一个重要指标,如果能够提高其指标,在测量领域将会产生重大意义。由于传感器本身的传感分辨率是有限的,这样对于被测量的每个固定信号其输出往往会有一个变化的区域-传感的模糊区。如果对模糊区不加分析,那么模糊区的大小就会形成测量误差。但是不管模糊区再大,如果这个区域本身就很稳定,就有可能通过稳定的模糊区边沿位置的确定以及又通过被测量到边沿处的差值的判定来使得测量精度获得大幅度的提高。由于传感器在制造好以后,其本身的分辨率已经是确定的,很难通过某种直接的技术或手段来提高传感器的分辨率。但是,考虑到我们在实际使用传感器进行测量的时候,都不是单单依靠传感器来直接进行测量,而是使用传感器、A/D、MCU等构成的测量系统来进行测量,这样的话,我们可以采用一种等效的思想,将由传感器、A/D和MCU等构成的测量系统来看成一个等效的“传感器”。这样,我们要做的就是如何通过边沿传感理论来提高等效传感器的分辨率,从而提高最终的测量精度。而实际的传感器在使用时一般分为数字的和模拟的传感器,在处理由数字传感器构成的等效传感器时,由于数字传感器输出的就是量化值,而量化边沿的稳定性又要高于量化分辨率本身,这样就可以利用边沿传感理论,再进行一定的拟合补偿来提高最终的测量精度。而在处理由模拟传感器构成的等效传感器时,情况类似,由于模拟传感器输出的是连续信号,这样就得经过模数转换成数字值来表征其测量结果。这样在A/D转换的时候,我们也可以运用边沿传感理论,再加上一定的拟合补偿来提高量化分辨率从而最终提高整个等效传感器的测量精度。本文基于以上思想,设计了一套测量系统,其中的传感器选用AD22100模拟温度传感器,经过实验发现,在对模拟传感器输出量进行A/D处理的时候,完全可以借助于边沿传感理论来提高模数转换器的分辨率,实验中提高了1到2个数量级,由于模数转换器本身就是该测量系统的一部分,这样也就最终提了高整个测量系统的分辨率精度。
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