一種傳感器及其輸出信號監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器技術(shù)領域，尤其涉及一種傳感器及其輸出信號監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動化需求的不斷增長，需要使用傳感器將一些非電量的物理、化學量轉(zhuǎn)換成電量以便輸入到電子控制系統(tǒng)內(nèi)作為控制依據(jù)而對使用該傳感器的系統(tǒng)加以監(jiān)控。傳感器輸出的信號的準確性直接影響錯誤電子控制系統(tǒng)的指令的正確性。如果傳感器發(fā)生故障將會發(fā)出錯誤的信號，從而導致電子控制系統(tǒng)發(fā)出錯誤的指令或行動。這些錯誤的指令或行動可能會導致使用這個傳感器的裝置、設備或系統(tǒng)功能的喪失或性能的降低，甚至會導致使用這個傳感器的裝置、設備或系統(tǒng)的破壞，更嚴重的情況可能出現(xiàn)短路、火災等財產(chǎn)或生命的損失。因此，傳感器信號的可靠性變得十分關鍵。因此在使用傳感器的同時，要準確及時判斷一個傳感器是否正常工作是非常重要的。
[0003]在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研和家庭應用中，大部分是采用多傳感器法來相互甄別好壞。如用三個傳感器同時測量同一個物理量，如果有三個的輸出都一致，那么三個都可能是好的，如果其中有一個的輸出特殊，那么這個特殊的傳感器就可能工作不正常。這種方法的缺點是明顯的:造價高、系統(tǒng)復雜、體積大、而且準確性低。另外一種方式是采用多變量邏輯分析來估計輸出量的應該的大小范圍進而判別哪個傳感器的輸出不符合邏輯。這個方法解決了多傳感器方案中存在的問題，但是邏輯分析的可靠性較低。
[0004]因此，有必要提供一種能夠準確的對傳感器的輸出信號監(jiān)測的方法、系統(tǒng)及傳感器。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種傳感器及其輸出信號監(jiān)測方法、系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)造價高、不準確的缺陷。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種傳感器的輸出信號監(jiān)測方法，包括如下步驟:在傳感器工作的過程中，獲取當前被測量的信號；根據(jù)所述被測量的信號獲取所述傳感器的第一輸出信號；改變所述傳感器的增益或量程；根據(jù)所述被測量的信號獲取所述傳感器改變增益后的第二輸出信號；根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號判斷所述傳感器的輸出信號是否異常。
[0008]提供一種如上所述的方法，當改變所述傳感器的增益時，所述根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號判斷所述傳感器的輸出信號是否可用，包括:判斷所述第一輸出信號與所述第二輸出信號的比值是否與所述增益改變前后的比值相同；若相同，則確定所述傳感器的輸出信號正常；否則，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0009]提供一種如上所述的方法，當改變所述傳感器的量程時，所述根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號判斷所述傳感器的輸出信號是否可用，包括:根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號計算信號跳變的幅度；判斷所述信號跳變的幅度是否在預設的幅度范圍內(nèi)；若是，則確定所述傳感器的輸出信號正常；否則，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0010]提供一種如上所述的方法，所述方法還包括:在傳感器工作的過程中，監(jiān)測所述傳感器的輸出信號；根據(jù)所述輸出信號調(diào)整所述傳感器的量程以改變所述傳感器的精度。
[0011]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種傳感器，所述傳感器包括:信號處理單元，用于在傳感器工作的過程中，獲取當前被測量的信號，以及用于根據(jù)所述被測量的信號獲取所述傳感器的第一輸出信號；控制單元，用于控制所述信號處理單元改變所述傳感器的增益或量程；所述信號處理單元，還用于根據(jù)所述被測量的信號獲取所述傳感器改變增益后的第二輸出信號；所述控制單元，還用于根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號判斷所述傳感器的輸出信號是否異常。
[0012]提供一種如上所述的傳感器，所述控制單元，還用于在所述信號處理單元改變所述傳感器的增益后，判斷所述第一輸出信號與所述第二輸出信號的比值是否與所述增益改變前后的比值相同，并在所述比值相同時，確定所述傳感器的輸出信號正常，否則，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0013]提供一種如上所述的傳感器，所述控制單元，還用于在所述信號處理單元改變所述傳感器的量程之后，根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號計算信號跳變的幅度，以及用于判斷所述信號跳變的幅度是否在預設的幅度范圍內(nèi)，并在所述信號跳變的幅度在預設的幅度范圍內(nèi)時，確定所述傳感器的輸出信號正常，或者在所述信號跳變的幅度未在預設的幅度范圍內(nèi)時，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0014]提供一種如上所述的傳感器，所述控制單元，還用于在傳感器工作的過程中，監(jiān)測所述傳感器的輸出信號；根據(jù)所述輸出信號調(diào)整所述傳感器的量程以改變所述傳感器的精度。
[0015]提供一種如上所述的傳感器，所述傳感器為角度傳感器或旋轉(zhuǎn)位移傳感器，所述傳感器還包括外殼體及旋轉(zhuǎn)軸，所述信號處理單元、所述控制單元均設置在所述外殼體內(nèi)；所述外殼體上設有限位塊，所述旋轉(zhuǎn)軸上設有旋轉(zhuǎn)凸塊，所述旋轉(zhuǎn)凸塊在所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動中通過與所述限位塊的配合限定所述傳感器的測量角度范圍。
[0016]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種傳感器的輸出信號監(jiān)測系統(tǒng)，其特在于，所述系統(tǒng)包括外部控制器以及如上所述的傳感器:所述外部控制器，用于在所述傳感器工作的過程中向所述傳感器發(fā)送改變增量或量程的指令；所述傳感器，用于在工作的過程中將被測量轉(zhuǎn)換成電信號，并將所述電信號作為輸出信號發(fā)送給所述外部控制器，以及用于接收所述外部控制器發(fā)送的所述改變增量或量程的指令，并根據(jù)所述改變增量或量程的指令對所述輸出信號進行監(jiān)測。
[0017]本實用新型的傳感器及其輸出信號監(jiān)測方法、系統(tǒng)，通過改變傳感器的增益或量程，然后根據(jù)增益或量程改變前后傳感器針對同一被測量的輸出信號的變化判斷傳感器的輸出信號是否發(fā)生異常，從而判斷傳感器是否故障或量程是否合適，一旦傳感器故障或量程不合適，外部控制器能夠及時獲知采取措施補救并通知用戶進行維護，無需另外增設其他傳感器進行相互甄別，并且保證了信號的可靠性進而增加使用該傳感器的系統(tǒng)的可靠性，保證了在故障狀態(tài)下，系統(tǒng)能及時知道和采取準確應急預案措施。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例提供的一種傳感器的輸出信號監(jiān)測系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為改變增益的輸出效果圖；
[0020]圖3為改變量程的輸出效果圖；
[0021]圖4為控制增益和量程的電路原理示意圖；
[0022]圖5為圖1所述實施例的一種非接觸式的角度傳感器的示意圖；
[0023]圖6為圖1所述實施例從機械結(jié)構(gòu)的設計上保證小于360度內(nèi)可變量程的旋轉(zhuǎn)位移傳感器的示意圖；
[0024]圖7為圖1所述實施例從機械結(jié)構(gòu)的設計上保證大于360度內(nèi)可變量程的旋轉(zhuǎn)位移傳感器的示意圖；
[0025]圖8為本實用新型實施例提供的一種傳感器的輸出信號監(jiān)測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]本實用新型提供了一種傳感器的輸出信號監(jiān)測系統(tǒng)。請參閱圖1，該系統(tǒng)包括外部控制器110及傳感器120。
[0028]所述外部控制器110，用于在所述傳感器120工作的過程中向所述傳感器120發(fā)送改變增量或量程的指令；
[0029]所述傳感器120，用于在工作的過程中將被測量轉(zhuǎn)換成電信號，并將所述電信號作為輸出信號發(fā)送給所述外部控制器110，以及用于接收所述外部控制器110發(fā)送的所述改變增量或量程的指令，并根據(jù)所述改變增量或量程的指令對所述輸出信號進行監(jiān)測。
[0030]需要說明的是，本實用新型所稱的被測量是指傳感器測量的非電量的物理量或化學量。
[0031]傳感器120包括信號處理單元121、控制單元122和通訊單元123。
[0032]信號處理單元121，用于在傳感器120工作的過程中，獲取當前被測量的信號，以及用于根據(jù)所述被測量的信號輸出所述傳感器120的第一輸出信號。
[0033]控制單元122，用于控制所述信號處理單元121改變所述傳感器120的增益或量程。所述信號處理單元121，還用于根據(jù)所述被測量的信號輸出所述傳感器120改變增益后的第二輸出信號；所述控制單元122，還用于根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號判斷所述傳感器120的輸出信號是否異常。
[0034]進一步的，所述控制單元120，還用于在信號處理單元121改變所述傳感器120的增益后，判斷所述第一輸出信號與所述第二輸出信號的比值是否與所述增益改變前后的比值相同，并在所述比值相同時，確定所述傳感器120的輸出信號正常，否則，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0035]進一步的，所述控制單元120，還用于在信號處理單元121改變所述傳感器120的量程之后，根據(jù)所述第一輸出信號及第二輸出信號計算信號跳變的幅度，以及用于判斷所述信號跳變的幅度是否在預設的幅度范圍內(nèi)，并在所述信號跳變的幅度在預設的幅度范圍內(nèi)時，確定所述傳感器的輸出信號正常，或者在所述信號跳變的幅度未在預設的幅度范圍內(nèi)時，確定所述傳感器的輸出信號異常。
[0036]具體的，在不同的增益下，對于同樣的被測量，傳感器的輸出信號發(fā)生改變。以測量位移為目標的傳感器為例，如圖2所示，縱軸為傳感器的輸出信號(電壓V)，橫軸為傳感器的被測量(位移L)，從位移和角度的變化也可引申到速度甚至加速度等測量。對于相同的被測量1，比如在增益為A的情況下，傳感器的第一輸出信號^是IV，通過快速改變增益為
2倍的A值，那么傳感器的第二輸出信號V2就必須變成2V，否則該傳感器就是壞了，該輸出信號就不能使用。這樣就達到了動態(tài)自動監(jiān)測傳感器的目的。
[0037]進一步的，通訊單元123，用于在所述控制單元122確定所述傳感器的輸出信號異常之后，向外部控制器110發(fā)送傳感器故障消息；和/或用于將所述信號跳變的幅度發(fā)送給外部控制器110，以使所述外部控制器110根據(jù)所述信號跳變的幅度確定所述傳感器的測量范圍和/或調(diào)整所述傳感器的量程。
[0038]具體的，仍以測量位移為目標的傳感器為例，如圖3所示，在不同的