智能加速度傳感器的設計

3.1 數字濾波

高斯白噪聲和脈沖型噪聲的干擾是系統產生隨機誤差的根源。系統采用中值濾波法，它計算簡單，速度快，可以有效地去除脈沖噪聲和寄生振蕩，并且能夠較好地保留信號的斜坡和跳變部分。中值濾波的基本原理是把數字序列中一點的值用該點的一個鄰域內各點值的中值來代替。設一組測量值x1，x2，…，xn，把這n個數按值大小排序：xi1≤xi2≤… ≤xin ，則此序列的中值為

y = Med (x1，x2，…，xn)

= xi((n+1)/2) n為奇數

[xi(n/2)+xi(n/2+1)]/2 n為偶數

3.2 軟件陷阱與硬件看門狗

在程序存儲區中每隔一段區域放置一個軟件陷阱，能夠將跑飛的程序納入正確的系統運行軌道。由于軟件陷阱都安排在正常程序執行不到的區域，如程序區、表格、未使用的ROM區、未使用的中斷向量區等，故不會影響程序的執行效率[3]。

系統采用看門狗電路Max813作為程序運行監控器。在程序設計時，設定執行程序中全部任務的時間比看門狗延時周期短，并且對于每項任務設置一個標志，使看門狗對多項任務進行監視，只有當全部標志置位，也就是在程序跑飛或進入死循環造成系統失效時，將由看門狗發出一個復位信號，使系統能盡快復位并恢復正常工作。

4 軟件設計

系統本身為一實時測試系統，程序設計力求簡單可靠，在測量周期內進行計算和處理;其次是靈活性和通用性，要求程序本身既能滿足目前應用，又要考慮系統擴充和改進。程序使用匯編語言，采用模塊化結構，主要包括主控模塊、人機對話功能模塊、自診斷模塊、通訊模塊、顯示模塊和數據采集模塊等。其中主控程序主要是完成各項功能調度;人機對話功能模塊負責系統初始參數(采樣周期、采樣頻率等)的設定，通訊模塊采用中斷方式與上位機進行信息交換;顯示模塊顯示故障位置和測試數值;數據采集模塊根據采樣頻率的設置采用中斷方式對A/D數據進行采集;自診斷模塊對外部環境條件引起的工作不可靠和傳感器內部故障造成的性能下降給出診斷信號。

5 結論

與傳統相同型號的傳感器作對比測試試驗，傳統加速度傳感器的電壓分辨率為0.3mV/g，智能加速度傳感器的電壓與電荷分辨率為0.28mV/g。可以看出，該傳感器具有測量精度高，價格較低，靈活可靠的特點。它克服了傳統加速度傳感度低，元器件精度要求較高，測試系統復雜昂貴，應用范圍具有局限性的缺陷。目前，已經在車輛振動行車測器測量精試系統中得到了成功運用。