[发明专利]一种非电学量测定系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及非电学量测定领域，更准确的说是涉及一种非电学量测定系统及方法。

背景技术

电容传感器被广泛应用，但是电容传感器具有非线性的特性，而且其非线性特性随温度的变化而变化。

为了保证电容传感器的检测精度，现有技术中，在常温下应用分段线性的方法得出输入信号与输出信号之间的折线关系。即为：将输入信号分成若干段，在每一段上都可以认为输入信号与输出信号之间是线性关系，对于这些量而言，在整个量程范围内是非线性的，但是就输入的某一局部范围之内，其输出信号和输入信号可以近似的认为是线性关系。分段数量越多，检测精度越高。

但是在实际应用中，因为增加分段的数量会增加成本，所以分段的数量不宜太多，因而使用分段线性方法的精度不能很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种非电学量测定系统及方法，不用进行分段操作，能够降低成本且检测精度较高。

本发明提供了一种非电学量测定系统，包括：

采集非电学量并转换为电容信号值的电容传感器；

连接所述电容传感器、将所述电容信号值转换为频率信号值的频率转换模块；

采集温度信号值的温度采集模块；

连接所述频率转换模块和温度采集模块的微控制单元MCU模块，该MCU模块依据预设的高阶非线性特征方程处理所述频率信号值和所述温度信号值，得到所述非电学量的值。

优选的，所述预设的高阶非线性特征方程为

Y＝F⁴*(A1*T⁴+A2*T³+A3*T²+A4*T+A5)+

F³*(B 1*T⁴+B2*T³+B3*T²+B4*T+B5)+

F²*(C 1*T⁴+C2*T³+C3*T²+C4*T+C5)+

F*(D1*T⁴+D2*T³+D3*T²+D4*T+D5)+

(E1*T⁴+E2*T³+E3*T²+E4*T+E5)，

其中，Y为所述非电学量的计算值，F为所述频率信号值，T为所述温度信号值，A1～A5、B1～B5、C1～C5、D1～D5和E1～E5为所述高阶非线性特征方程的系数。

优选的，所述频率转换模块为RC振荡电路。

优选的，本发明提供的系统还包括：数字接口模块，所述非电学量的计算值通过数字接口模块输出。

优选的，所述数字接口模块为串行外围设备接口SPI模块。

本发明还提供了一种非电学量测定方法，包括：

采集多个已知非电学量、多个温度信号值和多个由所述已知非电学量经电容信号转换而来的频率信号值；

将所述已知非电学量、温度信号值和频率信号值输入所述非电学量与频率信号值、温度信号值之间的含有待定系数的高阶非线性特征方程并利用高阶非线性拟合算法计算出高阶非线性特征方程的待定系数；

采集未知非电学量并将所述非电学量转换为电容信号值，再将所述电容信号值转换为频率信号值，采集温度信号值；

将所述温度信号值和频率信号值代入已确定系数的所述高阶非线性特征方程并计算出所述未知非电学量的值。

优选的，所述高阶非线性特征方程为

Y＝F⁴*(A1*T⁴+A2*T³+A3*T²+A4*T+A5)+

F³*(B1*T⁴+B2*T³+B3*T²+B4*T+B5)+

F²*(C1*T⁴+C2*T³+C3*T²+C4*T+C5)+

F*(D1*T⁴+D2*T³+D3*T²+D4*T+D5)+

(E1*T⁴+E2*T³+E3*T²+E4*T+E5)