《提高感測器回響時間的方法》是河南漢威電子股份有限公司於2012年7月31日申請的專利，該專利公布號為CN102818588A，公布日為2012年12月12日，發明人是張志廣、王書潛、趙雲祥、連金鋒、祁澤剛等。
《提高感測器回響時間的方法》包括：微處理器依每得到一組原始測量值，便計算其平均測量值；每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值，且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯n個原始測量值；如果Tjn+1＜Tjn+2＜…＜Tjn+m-1＜Tjn+m且0＜Tjn+m-TPj+1＜a1，或者，如果Tjn+1＞Tjn+2＞…＞Tjn+m-1＞Tjn+m且0＜TPj+1-Tjn+m＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TPj+1作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；反之，將原始測量值Tjn+m輸出。該方法回響時間快、採樣精度穩定性高。
2018年8月，《提高感測器回響時間的方法》獲得第一屆河南省專利獎三等獎。
基本介紹
- 中文名：提高感測器回響時間的方法
- 公布號：CN102818588A
- 公布日：2012年12月12日
- 申請號：2012102671641
- 申請日：2012年7月31日
- 申請人：河南漢威電子股份有限公司
- 地址：河南省鄭州市高新技術開發區雪松路169號
- 發明人：張志廣、王書潛、趙雲祥、連金鋒、祁澤剛、張青雲
- 專利代理機構：鄭州紅元帥專利代理事務所
- 代理人：黃軍委
- 分類號：G01D18/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著人們安全意識的提高、相關法律法規的完善和對自動控制要求的提高，以及對發展安全、快速、靈敏的氣體檢測手段的需求越來越迫切，傳統的氣體測量技術已經不能滿足社會發展的需要；於是，基於紅外吸收原理的感測器得到了一個快速發展的機會，與傳統的化學類感測器相比，紅外感測器具有使用壽命長、抗干擾能力強，抗中毒等優點。
但是，化學類感測器與紅外感測器都存在著回響時間慢的問題，而影響感測器回響時間的因素有兩個：一是感測器結構，二是微處理器的算法；採用濾波函式算法的測量值是平均測量值，感測器採樣精度高，但是回響時間慢；不採用濾波函式算法的測量值是瞬時測量值，感測器回響時間快，但是採樣精度低。
為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發明內容
專利目的
《提高感測器回響時間的方法》的目的是針對2012年7月之前技術的不足，從而提供一種簡單實用、易於實現、回響時間快、採樣精度高、穩定性高、適用範圍寬的提高感測器回響時間的方法。
技術方案
《提高感測器回響時間的方法》包括以下步驟：
步驟1、微處理器不斷讀取感測器的原始採樣數據，得到與每一個原始採樣數據對應的原始測量值；
步驟2、微處理器依時間順序每得到一組原始測量值，便通過常規濾波函式算法對該組原始測量值進行計算，並得到與該組原始測量值對應的平均測量值；
其中，每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值，且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯n個原始測量值，即，第j+1組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是Tjn+1、Tjn+2、…Tjn+m-1、Tjn+m，與第j+1組原始測量值對應的平均測量值是第j+1個平均測量值TPj+1；
步驟3、微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果Tjn+1＜Tjn+2＜…＜Tjn+m-1＜Tjn+m且0＜Tjn+m-TPj+1＜a1，或者，如果Tjn+1＞Tjn+2＞…＞Tjn+m-1＞Tjn+m且0＜TPj+1-Tjn+m＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TPj+1作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值Tjn+m作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；
其中，j是0或自然數，m是不小於2的自然數，n是不大於m的自然數，a1是微處理器預設值。
改善效果
《提高感測器回響時間的方法》相對2012年7月之前的技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體的說，該方法通過判斷測量值的變化趨勢，將原始測量值與平均測量值結合使用，以此來提高感測器的回響時間，並在提高感測器回響時間的同時，也保證了輸出的測量值更接近於理想的準確值；該方法具有簡單實用、易於實現、回響時間快、採樣精度高、穩定性高、適用範圍寬的優點。
權利要求
《提高感測器回響時間的方法》其特徵在於，該方法包括以下步驟：步驟1、微處理器不斷讀取感測器的原始採樣數據，得到與每一個原始採樣數據對應的原始測量值；步驟2、微處理器依時間順序每得到一組原始測量值，便通過常規濾波函式算法對該組原始測量值進行計算，並得到與該組原始測量值對應的平均測量值；其中，每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值，且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯n個原始測量值，即，第j+1組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是Tjn+1、Tjn+2、…Tjn+m-1、Tjn+m，與第j+1組原始測量值對應的平均測量值是第j+1個平均測量值TPj+1；步驟3、微處理器依據如下判斷結果進行輸出：如果Tjn+1＜Tjn+2＜…＜Tjn+m-1＜Tjn+m且0＜Tjn+m-TPj+1＜a1，或者，如果Tjn+1＞Tjn+2＞…＞Tjn+m-1＞Tjn+m且0＜TPj+1-Tjn+m＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TPj+1作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；反之，微處理器將原始測量值Tjn+m作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；其中，j是0或自然數，m是不小於2的自然數，n是不大於m的自然數，a1是微處理器預設值。
實施方式
《提高感測器回響時間的方法》包括以下步驟：
步驟1、微處理器不斷讀取感測器的原始採樣數據，得到與每一個原始採樣數據對應的原始測量值；
步驟2、微處理器依時間順序每得到一組原始測量值，便通過常規濾波函式算法對該組原始測量值進行計算，並得到與該組原始測量值對應的平均測量值；
其中，每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值，且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯n個原始測量值，即，第j+1組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是Tjn+1、Tjn+2、…Tjn+m-1、Tjn+m，與第j+1組原始測量值對應的平均測量值是第j+1個平均測量值TPj+1；
步驟3、微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果Tjn+1＜Tjn+2＜…＜Tjn+m-1＜Tjn+m且0＜Tjn+m-TPj+1＜a1，或者，如果Tjn+1＞Tjn+2＞…＞Tjn+m-1＞Tjn+m且0＜TPj+1-Tjn+m＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TPj+1作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值Tjn+m作為感測器在第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值輸出；
其中，j是0或自然數，m是不小於2的自然數，n是不大於m的自然數，a1是微處理器預設值。
為了便於理解，該提高感測器回響時間的方法也可以是這樣的，即，它包括以下步驟：
步驟1、微處理器不斷讀取感測器的原始採樣數據，得到與每一個原始採樣數據對應的原始測量值；
步驟2、一旦微處理器得到第一組原始測量值，便立即通過常規濾波函式算法對第一組原始測量值進行計算，並得到與第一組原始測量值對應的第一個平均測量值TP1；其中，每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值，即第一組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是T1、T2、…Tm-1、Tm；在此步驟中，顯然，j取值應該是0；
然後，微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果T1＜T2＜…＜Tm-1＜Tm且0＜Tm-TP1＜a1，或者，如果T1＞T2＞…＞Tm-1＞Tm且0＜TP1-Tm＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TP1作為感測器在第1個回響時間t1下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值Tm作為感測器在第1個回響時間t1下的最終測量值輸出；
步驟3、一旦微處理器得到第二組原始測量值，便立即通過常規濾波函式算法對第二組原始測量值進行計算，並得到與第二組原始測量值對應的第二個平均測量值TP2；其中，每組原始測量值包括m個依時間順序得到的原始測量值且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯n個原始測量值，即第二組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是Tn+1、Tn+2、…Tn+m-1、Tn+m；在此步驟中，顯然，j取值應該是1；
然後，微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果Tn+1＜Tn+2＜…＜Tn+m-1＜Tn+m且0＜Tn+m-TP2＜a1，或者，如果Tn+1＞Tn+2＞…＞Tn+m-1＞Tn+m且0＜TP2-Tn+m＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TP2作為感測器在第2個回響時間t2下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值Tn+m作為感測器在第2個回響時間t2下的最終測量值輸出；
步驟4、與步驟3的原理相同，依此，輸出第3個回響時間t2下的最終測量值，然後，依此繼續，輸出第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值；其中，m是不小於2的自然數，n是不大於m的自然數，a1是微處理器預設值。
為了更進一步的便於理解，在本實施例中，設定m為4，n為2，則該提高感測器回響時間的方法包括以下步驟：
步驟1、微處理器不斷讀取感測器的原始採樣數據，得到與每一個原始採樣數據對應的原始測量值；
步驟2、一旦微處理器得到第一組原始測量值，便立即通過常規濾波函式算法對第一組原始測量值進行計算，並得到與第一組原始測量值對應的第一個平均測量值TP1；其中，每組原始測量值包括4個依時間順序得到的原始測量值，即第一組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是T1、T2、T3、T4；在此步驟中，顯然，j取值應該是0；
然後，微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果T1＜T2＜T3＜T4且0＜T4-TP1＜a1，或者，如果T1＞T2＞T3＞T4且0＜TP1-T4＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TP1作為感測器在第1個回響時間t1下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值T4作為感測器在第1個回響時間t1下的最終測量值輸出；
步驟3、一旦微處理器得到第二組原始測量值，便立即通過常規濾波函式算法對第二組原始測量值進行計算，並得到與第二組原始測量值對應的第二個平均測量值TP2；其中，每組原始測量值包括4個依時間順序得到的原始測量值且前後兩組原始測量值之間依時間順序向後相錯2個原始測量值，即第二組原始測量值的第一個至最後一個原始測量值分別是T3、T4、T5、T6；在此步驟中，顯然，j取值應該是1；
然後，微處理器依據如下判斷結果進行輸出：
如果T3＜T4＜T5＜T6且0＜T6-TP2＜a1，或者，如果T3＞T4＞T5＞T6且0＜TP2-T6＜a1，則微處理器將輸出平均測量值TP2作為感測器在第2個回響時間t2下的最終測量值輸出；
反之，微處理器將原始測量值T6作為感測器在第2個回響時間t2下的最終測量值輸出；
步驟4、與步驟3的原理相同，依此，輸出第3個回響時間t2下的最終測量值，然後，依此繼續，輸出第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值；其中，a1是微處理器預設值。
由該發明不難看出，如果微處理器每得到一個原始測量值需要的回響時間是T0，則得到第j+1個回響時間tj+1下的最終測量值所需要的時間，應該等於得到第j+1組原始測量值的最後一個原始測量值所需要的時間，即（jn+m）*T0；換言之，得到第1個回響時間t1下的最終測量值所需要的時間取決於m值的大小，得到第1個之後的回響時間下的最終測量值所需要的時間取決於j、m、n值的大小。由本實施例不難看出，得到第1個回響時間t1下的最終測量值所需要的時間是4*T0，得到第2個回響時間t2下的最終測量值所需要的時間是6*T0，即取決於j、m、n值的大小。
進一步的說，m、n值的選取，即決定了感測器的回響時間，又牽涉到最終測量值的穩定性，二者相互制約，因此，為了達到理想的效果，m、n值的選取，應結合具體感測器及具體電路而定，而且，不難看出，根據有限次的試驗，完全可以得到理想的m、n值。
基於所述，需要特別說明的是，在其它實施例中，m、n的取值也可以是其它自然數。
榮譽表彰
2018年8月，《提高感測器回響時間的方法》獲得第一屆河南省專利獎三等獎。
