测量数据预处理技术

　　对测量数据的预处理是计算机控制系统数据处理的基础，这包括数字调零技术、系统校准技术以及输入、输出数据的极性与字长的预处理技术。
　　在控制系统的测量输入通道中，一般均存在放大器等器件的零点偏移和漂移，会造成放大电路的增益误差及器件参数的不稳定等现象，它们都会影响测量数据的准确性，这些误差都属于系统误差。它的特点是在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌握的，产生误差的原因一般也是知道的。因此，系统误差是可以通过适当的技术方法来确定并加以校正的，一般采用软件程序进行处理，即可对这些系统误差进行自动校准。
一、数字调零
　　零点偏移是造成系统误差的主要原因之一，因此零点的自动调整在实际应用中最多，常把这种用软件程序进行零点调整的方法称为数字调零。

图1　数字调零电路

　　数字调零电路如图1所示。在测量输入通道中，CPU分时巡回采集1路校准电路与n路传感变送器送来的电压信号。首先是第0 路的校准信号即接地信号，理论上电压为零的信号，经放大电路、A/D转换电路进入CPU的数值应当为零，而实际上由于零点偏移产生了一个不等于零的数值，这个值就是零点偏移值N0；然后依次采集1、2、… n路，每次采集到的数字量N1、N2、… Nn值就是实际值与零点偏移值N0之和。计算机要进行的数字调零就是做一次减法运算，使（Ni- N0）的差值成为本次测量的实际值。很显然，采用这种方法，可去掉放大电路、A/D转换电路本身的偏移及随时间与温度而发生的各种漂移的影响，从而大大降低对这些电路器件的偏移值的要求，降低硬件成本。
二、系统校准
　　上述数字调零不能校正由传感器本身引入的误差。为了克服这种缺点，可采用系统校准处理技术。
　　系统校准的原理与数字调零差不多，只是把测量电路扩展到包括现场的传感器，而且不是在每次采集数据时都进行校准，而是在需要时人工接入标准参数进行校准测量，把测得的数据存储起来，供以后实际测量使用。一般自动校准系统只测一个标准输入信号VR，零点漂移的补偿仍由数字调零来完成。
　　设数字调零后测得标准输入信号VR的数据为NR，而测得实际被测输设数字调零后测得标准输入信号VR的数据为NR，而测得实际被测输入信号V时的数据为N，则可按如下校准式来计算V。
　　 
　　系统校准特别适于传感器特性随时间会发生变化的场合。如电容式湿度传感器，其输入输出特性会随着时间而发生变化，一般一年以上变化会大于精度容许值，这时可每隔一段时间（例如3个月或6个月），用其它精确方法测出这时的湿度值，然后把它作为校准值输入测量系统。在实际测量湿度时，计算机将自动用该输入值来校准以后的测量值。