一种传感器及其输出信号监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器及其输出信号监测系统。
【背景技术】
[0002]随着自动化需求的不断增长，需要使用传感器将一些非电量的物理、化学量转换成电量以便输入到电子控制系统内作为控制依据而对使用该传感器的系统加以监控。传感器输出的信号的准确性直接影响错误电子控制系统的指令的正确性。如果传感器发生故障将会发出错误的信号，从而导致电子控制系统发出错误的指令或行动。这些错误的指令或行动可能会导致使用这个传感器的装置、设备或系统功能的丧失或性能的降低，甚至会导致使用这个传感器的装置、设备或系统的破坏，更严重的情况可能出现短路、火灾等财产或生命的损失。因此，传感器信号的可靠性变得十分关键。因此在使用传感器的同时，要准确及时判断一个传感器是否正常工作是非常重要的。
[0003]在现代工业、农业、国防、科研和家庭应用中，大部分是采用多传感器法来相互甄别好坏。如用三个传感器同时测量同一个物理量，如果有三个的输出都一致，那么三个都可能是好的，如果其中有一个的输出特殊，那么这个特殊的传感器就可能工作不正常。这种方法的缺点是明显的:造价高、系统复杂、体积大、而且准确性低。另外一种方式是采用多变量逻辑分析来估计输出量的应该的大小范围进而判别哪个传感器的输出不符合逻辑。这个方法解决了多传感器方案中存在的问题，但是逻辑分析的可靠性较低。
[0004]因此，有必要提供一种能够准确的对传感器的输出信号监测的方法、系统及传感器。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种传感器及其输出信号监测方法、系统，以解决现有技术传感器监测系统造价高、不准确的缺陷。
[0006]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供一种传感器的输出信号监测方法，包括如下步骤:在传感器工作的过程中，获取当前被测量的信号；根据所述被测量的信号获取所述传感器的第一输出信号；改变所述传感器的增益或量程；根据所述被测量的信号获取所述传感器改变增益后的第二输出信号；根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常。
[0008]提供一种如上所述的方法，当改变所述传感器的增益时，所述根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否可用，包括:判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同；若相同，则确定所述传感器的输出信号正常；否则，确定所述传感器的输出信号异常。
[0009]提供一种如上所述的方法，当改变所述传感器的量程时，所述根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否可用，包括:根据所述第一输出信号及第二输出信号计算信号跳变的幅度；判断所述信号跳变的幅度是否在预设的幅度范围内；若是，则确定所述传感器的输出信号正常；否则，确定所述传感器的输出信号异常。
[0010]提供一种如上所述的方法，所述方法还包括:在传感器工作的过程中，监测所述传感器的输出信号；根据所述输出信号调整所述传感器的量程以改变所述传感器的精度。
[0011]根据本实用新型的另一个方面，提供一种传感器，所述传感器包括:信号处理单元，用于在传感器工作的过程中，获取当前被测量的信号，以及用于根据所述被测量的信号获取所述传感器的第一输出信号；控制单元，用于控制所述信号处理单元改变所述传感器的增益或量程；所述信号处理单元，还用于根据所述被测量的信号获取所述传感器改变增益后的第二输出信号；所述控制单元，还用于根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器的输出信号是否异常。
[0012]提供一种如上所述的传感器，所述控制单元，还用于在所述信号处理单元改变所述传感器的增益后，判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同，并在所述比值相同时，确定所述传感器的输出信号正常，否则，确定所述传感器的输出信号异常。
[0013]提供一种如上所述的传感器，所述控制单元，还用于在所述信号处理单元改变所述传感器的量程之后，根据所述第一输出信号及第二输出信号计算信号跳变的幅度，以及用于判断所述信号跳变的幅度是否在预设的幅度范围内，并在所述信号跳变的幅度在预设的幅度范围内时，确定所述传感器的输出信号正常，或者在所述信号跳变的幅度未在预设的幅度范围内时，确定所述传感器的输出信号异常。
[0014]提供一种如上所述的传感器，所述控制单元，还用于在传感器工作的过程中，监测所述传感器的输出信号；根据所述输出信号调整所述传感器的量程以改变所述传感器的精度。
[0015]提供一种如上所述的传感器，所述传感器为角度传感器或旋转位移传感器，所述传感器还包括外壳体及旋转轴，所述信号处理单元、所述控制单元均设置在所述外壳体内；所述外壳体上设有限位块，所述旋转轴上设有旋转凸块，所述旋转凸块在所述旋转轴的转动中通过与所述限位块的配合限定所述传感器的测量角度范围。
[0016]根据本实用新型的另一个方面，提供一种传感器的输出信号监测系统，其特在于，所述系统包括外部控制器以及如上所述的传感器:所述外部控制器，用于在所述传感器工作的过程中向所述传感器发送改变增量或量程的指令；所述传感器，用于在工作的过程中将被测量转换成电信号，并将所述电信号作为输出信号发送给所述外部控制器，以及用于接收所述外部控制器发送的所述改变增量或量程的指令，并根据所述改变增量或量程的指令对所述输出信号进行监测。
[0017]本实用新型的传感器及其输出信号监测方法、系统，通过改变传感器的增益或量程，然后根据增益或量程改变前后传感器针对同一被测量的输出信号的变化判断传感器的输出信号是否发生异常，从而判断传感器是否故障或量程是否合适，一旦传感器故障或量程不合适，外部控制器能够及时获知采取措施补救并通知用户进行维护，无需另外增设其他传感器进行相互甄别，并且保证了信号的可靠性进而增加使用该传感器的系统的可靠性，保证了在故障状态下，系统能及时知道和采取准确应急预案措施。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例提供的一种传感器的输出信号监测系统的模块结构示意图；
[0019]图2为改变增益的输出效果图；
[0020]图3为改变量程的输出效果图；
[0021]图4为控制增益和量程的电路原理示意图；
[0022]图5为图1所述实施例的一种非接触式的角度传感器的示意图；
[0023]图6为图1所述实施例从机械结构的设计上保证小于360度内可变量程的旋转位移传感器的示意图；
[0024]图7为图1所述实施例从机械结构的设计上保证大于360度内可变量程的旋转位移传感器的示意图；
[0025]图8为本实用新型实施例提供的一种传感器的输出信号监测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]本实用新型提供了一种传感器的输出信号监测系统。请参阅图1，该系统包括外部控制器110及传感器120。
[0028]所述外部控制器110，用于在所述传感器120工作的过程中向所述传感器120发送改变增量或量程的指令；
[0029]所述传感器120，用于在工作的过程中将被测量转换成电信号，并将所述电信号作为输出信号发送给所述外部控制器110，以及用于接收所述外部控制器110发送的所述改变增量或量程的指令，并根据所述改变增量或量程的指令对所述输出信号进行监测。
[0030]需要说明的是，本实用新型所称的被测量是指传感器测量的非电量的物理量或化学量。
[0031]传感器120包括信号处理单元121、控制单元122和通讯单元123。
[0032]信号处理单元121，用于在传感器120工作的过程中，获取当前被测量的信号，以及用于根据所述被测量的信号输出所述传感器120的第一输出信号。
[0033]控制单元122，用于控制所述信号处理单元121改变所述传感器120的增益或量程。所述信号处理单元121，还用于根据所述被测量的信号输出所述传感器120改变增益后的第二输出信号；所述控制单元122，还用于根据所述第一输出信号及第二输出信号判断所述传感器120的输出信号是否异常。
[0034]进一步的，所述控制单元120，还用于在信号处理单元121改变所述传感器120的增益后，判断所述第一输出信号与所述第二输出信号的比值是否与所述增益改变前后的比值相同，并在所述比值相同时，确定所述传感器120的输出信号正常，否则，确定所述传感器的输出信号异常。
[0035]进一步的，所述控制单元120，还用于在信号处理单元121改变所述传感器120的量程之后，根据所述第一输出信号及第二输出信号计算信号跳变的幅度，以及用于判断所述信号跳变的幅度是否在预设的幅度范围内，并在所述信号跳变的幅度在预设的幅度范围内时，确定所述传感器的输出信号正常，或者在所述信号跳变的幅度未在预设的幅度范围内时，确定所述传感器的输出信号异常。
[0036]具体的，在不同的增益下，对于同样的被测量，传感器的输出信号发生改变。以测量位移为目标的传感器为例，如图2所示，纵轴为传感器的输出信号(电压V)，横轴为传感器的被测量(位移L)，从位移和角度的变化也可引申到速度甚至加速度等测量。对于相同的被测量1，比如在增益为A的情况下，传感器的第一输出信号^是IV，通过快速改变增益为
2倍的A值，那么传感器的第二输出信号V2就必须变成2V，否则该传感器就是坏了，该输出信号就不能使用。这样就达到了动态自动监测传感器的目的。
[0037]进一步的，通讯单元123，用于在所述控制单元122确定所述传感器的输出信号异常之后，向外部控制器110发送传感器故障消息；和/或用于将所述信号跳变的幅度发送给外部控制器110，以使所述外部控制器110根据所述信号跳变的幅度确定所述传感器的测量范围和/或调整所述传感器的量程。
[0038]具体的，仍以测量位移为目标的传感器为例，如图3所示，在不同的