同的开关通道，每一 TEDS传感器通过唯一对应的TEDS开关通道与控制 模块相连接。
[0049] 由于本实施例是对TEDS传感器采集信息的处理，因此，所使用的TEDS传感器在构 造上与传统的传感器有所不同，而本实施例中所用的TEDS传感器是在传统传感器的基础 上进行改造的，其结构具体如图3所示；传统传感器包括传感器模块，传感器模块的一端作 为传感器整体的地线进行接地，另一端通过放大器引出信号线，该信号线即为检测外部信 号时所用到的检测线，传感器模块的电源直接通过电源线与外部电源相连接。本实施例在 此基础上增加了 TEDS引线，即传感器模块的地线并联一 DS2433芯片，该芯片的一端与传感 器模块的地线相连，另一端直接作为TEDS引线，通过TEDS矩阵开关自动配置模块与控制模 块相连接。
[0050] 由于该TEDS传感器与传统的传感器基本构造相同，因此与传统的传感器具有充 分兼容性，即本实施例中TEDS传感器的工作方式与传统传感器的工作方式是相同的，本实 施例的传感器仍然可W当做传统的传感器使用。
[0051] 而本实施例中所用的DS2433是对传统传感器进行智能化改造，采用TEDS芯片设 计时选用Maxim公司生产的存储器，该存储器采用PR-35封装，首先本身体积小便于集成， 其次有较大的存储空间，便于写入传感器更多自定义的信息。
[005引其中，DS2433芯片的自定义信息是根据IE邸1451. 4标准设计的TEDS信息。该 TEDS信息结构极其紧凑，然而却拥有足够的灵活性与扩展性，可W应对范围广泛的传感器 类型和要求。
[0053] 上述基于TEDS传感器和矩阵开关技术的智能测试系统的测试方法，如图5所示包 括W下步骤：
[0054] (-)读取TEDS信息；控制模块通过TEDS矩阵开关自动配置模块的通道依次读取、 扫描连接有被测对象的传感器的TEDS信息。
[00巧]本实施例中传感器的TEDS信息包括基本TEDS信息和标准TEDS信息，其中基本 TEDS信息包含着必要的传感器识别信息，即识别参数，如生产厂家、序列号、版本号和数据 代码。而标准TEDS信息包括包含传感器专用的"数据表"信息，一般是正确配置电气接口 并将测量数据转换为工程单位所需要的数据，例如：设备参数：如传感器类型、灵敏度、零 点漂移、传输带宽、单位和精度；标定参数：如最后的标定日期、校正系数；应用参数：如通 道识别，通道分组，传感器位置和方向。
[0056] 上述的TEDS信息均由控制模块通过TEDS矩阵开关自动配置模块进行读取。
[0057] (二）调理模块组自动配置；控制模块利用读取的TEDS信息解析TEDS传感器的调 理信息，并根据调理信息通过信号调理自动配置矩阵开关模块通道，将TEDS传感器检测到 的模拟信号切换到相应的调理模块组进行调理。
[0058] 由实施例一与图4b可知信号调理自动配置矩阵开关模块中对应每一 TEDS传感器 均设置有唯一的开关通道，其拓扑结构设计时根据W下原则实现，如图4所示：
[0059] -化=-V (1)
[0060] V-(2)
[0061] = (3)
[006引 其中：
[0063] Nb表示第一信号矩阵开关自动配置模块中行或者调理模块的数目；
[0064] Nis表示第一信号矩阵开关自动配置模块中列或者传感器的数目；
[0065] 馬,表示第二信号矩阵开关自动配置模块中行或者调理模块的数目；
[0066] N,s表示第二信号矩阵开关自动配置模块中列或者通道的数目；
[0067] M表示每个调理模块组中调理模块的数目；
[0068] P表示采集通道的数目；
[0069] N表示接入矩阵开关的传感器的数目；
[0070] L表示调理模块组的数目；
[0071] A表示调理模块的总数目。
[0072] (H)采集通道的自动切换：调理后的信号在控制模块的控制下通过信号采集自动 配置矩阵开关模块的相应通道，数据采集模块通过信号采集自动配置矩阵开关模块采集相 应的信息，并完成信号的模数转换。
[0073] 由于本实施例中的信号采集自动配置矩阵开关模块与信号调理自动配置矩阵开 关模块结构相同，因此，其拓扑结构的设计原则与上述信号调理自动配置矩阵开关模块的 拓扑结构的设计原则相同。
[0074] (四)数据的非线性校正；控制模块通过读取的TEDS信息，解析在TEDS信息中传感 器的校正信息，然后将校正信息带入到相应的校正模型中，对TEDS传感器测取的信号进行 非线性校正。
[0075] 由于对数据的校正需要具体的校正方法实现，而不同的校正方法对系统和TEDS 传感器的要求也不一样，因此，需要选择合适的校正方法对信号进行校正才能得到相对精 确的采集数据。而选择校正方法时需要着重考虑一下H个要素：
[0076] ①所需的TEDS存储空间的大小
[0077] -般传统TEDS存储空间都较小，例如，化B或2邸，而传感器内的TEDS内存区还 被分成几个域，每个域描述传感器特征的不同方面，标定TEDS只是其中的一个域。因此 选择校正方法时，必须考虑所需的标定TEDS存储区的大小。
[0078] ②每次校正所需的运算次数
[0079] 由于系统控制平台的运算能力有限，而在其上需同时运行操作系统、数据采集驱 动等许多应用程序，如果运算次数太多，则造成较长的时延，影响测试系统的整体性能。因 此，选择的校正方法运算次数不能太多。
[0080] ③校正方法(函数）的拟合和标定系统的噪声所引起的不确定度om
[0081] 由于校正函数存在数值计算误差，标定系统有随机误差，为了保证校正数据的准 确性，必须考虑校正方法所引起的不确定度，而不确定度可W通过估计拟合残差的标准差 来得到。
[0082] 同时，不同类型的信号进行采集的传感器类型也不相同，因此对应类型的信号只 能通过对应类型的传感器进行信息采集，进而，对于信息后续的非线性校正也存在差别。而 根据信号的分类基本分为静态信号和动态信号两大类，因此，本实施例的控制模块存储有 两种对信号的校正方式：传感器静态非线性校正与传感器动态非线性校正。本实施例就上 述两种非线性校正分别设置了实施例。
[0083] -、传感器静态非线性校正方法
[0084] 当只考虑传感器的静态特性时，传感器的输入与输出有确定的数值关系，但关系 式中与时间变量无关，可W用函数式表示为J =/(刊（4)
[0085] 在静态条件下，若不考虑迟滞和蠕变，式（4)的传感器输入与输出的关系可W用 一个多项式代数方程表示，称该个方程为传感器的静态特性数学模型，即
[0086] V =幻(I +?巧.Y + 飼:震"+ L + 幻s.'y; (5)
[0087] 式巧）中，y巧输入量；V为输出量；口0为输入初始量，也为X叫时的输出 值，即零位输出（零点漂移）；口！为传感器的理想（线性）灵敏度；32、33、1^、3。为非线性项 系数。式（5)中各项系数不同时决定特性曲线的形式也各不相同。它们的图形如图所示，图 6a为理想线性时传感器静态输出曲线图，图化为无奇次非线性时传感器静态输出曲线图、 图6c为无偶次非线性时传感器静态输出曲线图；图6d为一般情况时传感器静态输出曲线 图。
[008引 当馬3幻：二二L如二0时，可视为理想线性，即y=aiX。如图6a所示，一个理 想的传感器，希望具有线性的输入输出关系，但实际传感器的输出总有非线性（即次项）存 在。
[0089] 为了减小非线性误差，实现系统输入输出特性直线化，而根据传感器的非线性模 型，利用数值计算的相关理论对其进行校正，实现测试系统输入X与输出y = aix的理想直 线关系，具体校正过程如图7所示。
[0090] 本实施例在对传感器输出的非线性校正时选用简单的查表法，查表法是一种分段 线性插值法，它是根据精度要求对反非线性曲线进行分段，用若干段折线逼近曲线。将折点 坐标值（传感器静态标定值）存入TEDS数据表中，TEDS传感器系统接入测试系统时，其即 被读入系统。测量时首先明确对应输入被测量y,的电压值《,.是在哪一段；然后根据那一 段的斜率进行线性插值，即得输出值>',=。
[0091] 本实施例段为例说明其具体工作原理。如图8 ;其中横坐标为巧、心"3、"4,纵 坐标为Ji、疋、疋、而。各线段的输出表达式为：
【主权项】
1. 一种新架构的智能测试系统，包括调理模块组、矩阵开关模块、数据采集模块、控制 模块，其特征在于：所述调理模块组与外部TEDS传感器之间设有信号调理自动配置矩阵开 关模块，所述信号调理自动配置矩阵开关模块设置有与外部TEDS传感器数量相同的列通 道，以及与调理模块组中的调理模块的数量相同的行通道，每一列通道的信号输入端对应 连接唯一的TEDS传感器的测试信号输出端，每一行通道信号输出端连接唯一对应的调理 模块组中的调理模块的信号输入端； 调理模块组与数据采集模块之间设有信号采集自动配置矩阵开关模块，所述信号采 集自动配置矩阵开关模块设置有与调理模块组中的调理模块的数量相同的行通道，以及与 数据采集模块通道数量相同的列通道，每一行通道的信号输入端对应连接唯一的调理模块 组中各个调理模块的信号输出端，每一列通道的信号输出端通过数据采集模块连接控制模 块； 所述控制模块控制连接信号调理自动配置矩阵开关模块、信号采集自动配置矩阵开关 模块，同时还通过TEDS矩阵开关自动配置模块连接外部TEDS传感器的TEDS信息管脚。
2. 根据权利要求1所述的新架构的智能测试系统，其特征在于：所述TEDS矩阵开关自 动配置模块设置有与外部TEDS传感器数量相同的开关通道，通过每一开关通道将对应的 TEDS传感器分别与控制模块相连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种新架构的智能测试系统，包括调理模块组，所述调理模块组与外部TEDS传感器之间设有信号调理自动配置矩阵开关模块；调理模块组与数据采集模块之间设有信号采集自动配置矩阵开关模块；控制模块控制连接信号调理自动配置矩阵开关模块、信号采集自动配置矩阵开关模块，同时还通过TEDS矩阵开关自动配置模块连接外部TEDS传感器的TEDS信息管脚。本实用新型结构简单、检测过程简便，无需人工输入传感器信息，且无需人工切换测试通道和更换传感器和调理模块，极大提高了检测效率。本实用新型适用于经过智能化改造后的传感器输出信号进行自动调理和自动测试。
【IPC分类】G01D3-028, G01D21-00
【公开号】CN204330003
【申请号】CN201420758015
【发明人】邓士杰, 唐力伟, 于贵波, 丁超, 张礼学, 张林锐
【申请人】中国人民解放军军械工程学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月5日