1.1信号调理
环境传感器传感的信号有电阻、电压等,这些信号一般不能直接接人扩展模块,需先进行信号调理,转换成扩展模块采集端所要求的标准电压电流。对LNTT502FW传感器进行信号调理,如图2所示,电阻RTD为传感器电阻,传感器返回的是891 Ω - 32 087 Ω范围的电阻值,经过电路转换,最终以VRTD的电压信号形式输出。
电路中各元器件的参数选取与传感器的R/T规律和扩展模块的信号接人标准相关。推导R/T规律时,以传感器的实验数据为样本,基于最小二乘法的多项式逼近原理建立数学模型。假设测试数据的误差是无偏的,即没有系统误差,相互独立,服从正态分布,用最小二乘法寻求R/T数学模型各参数(a1,a2,a3, ... ,am +1)的最优估计值。运用传感器测量n组相互独立的数据(R1,T1 , (R2,T2) , (R3, T3), ... , (Rn,Tn),假设m幂次非线性多项式为n组独立数据的数学模型,即:
由最小二乘法逼近原理,寻找一组(a1, a2, a3, … , am+1), 使拟和数据距离实测点的误差平方和最小。可推算出以下方程式:
显然,式(2)有解且唯一,R/T数学模型各参数(a1,a2, a3, ... , am+1)的最优估计值可求得。
1.2传感器选用
各类环境要素信息的获取依靠传感器来完成。大气温度传感器选用LNTT502FW,为NTC热敏电阻型传感器,是与被测介质接触测量温度的负温度系数半导体测量元件。NTC型传感器大多为Mn、Ni、Co、Fe、Cu等金属氧化物经过烧结而制成的半导体材料,具有使用寿命长、可靠性高和灵敏度高等优点。对弹内某设备的内部温度监测选用TS118传感器,利用红外测温的原理,传感器本体安装在弹体外表面,将TS118的感应头对准要测量的设备,即可测得该部位设备内部的最高温度。环境大气温度传感器选用HTG3515CH,可以检测0-100%范围的湿度变化,传感器的线性度很高,测量误差为±3%,满足监测系统的设计要求。总之,传感器的选取直接决定数据采集的精度,是整个采集系统的感知器官,是采集系统的关键技术。