一種深度傳感器自動校準系統及校準方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本發明涉及一種深度傳感器自動校準系統及其校準方法，屬電子電路設計、單片機軟件設計、通訊協議等領域。
【背景技術】
[0002]在水下檢測設備中，換能器的布放深度受到嚴格限制。為了對深度定量考核，在換能器上方的電子水密艙(2)殼體上安裝深度傳感器(11)。深度傳感器(11)將水深壓力轉化成電壓輸出到水密艙內的深度檢測單片機電路(7)上。該電路板將電壓值轉換成深度值，經過水下信號傳輸電纜(5)傳送到系統控制計算機上顯示。深度檢測單片機電路(7)程序中設有一個電壓到深度的轉換查找表，通過改變轉換值可以對轉化關系進行調整，深度校準就是對這個轉換表進行調整更新。
[0003]深度傳感器(11)是一個敏感器件，會隨著溫度、濕度等外界條件以及時間的積累，其基準值和線性系數會發生漂移。當漂移超出一定范圍，若不進行校準，深度測量精度就不能滿足要求。為了保證深度測量精度，需要對深度傳感器(11)進行周期性校準。
[0004]目前，深度傳感器(II)的校準方法是，用壓力計(I)模擬水深產生壓力作為深度傳感器(11)的輸入，深度檢測單片機電路(7)輸出一個對應壓力的電壓值，控制計算機讀取電壓值并進行記錄。在有效深度范圍內等步進選取若干點，建立一個初步電壓與深度對應表，對該表插值后形成一個精步查找表，將深度檢測單片機電路(7)中深度轉換模塊的舊表替換成新表，深度校準過程即完成。在這種獨立分步工作方式下，至少需要兩名工作人員同時配合才能進行校準工作。一人負責給壓力計(I)打壓，一人負責從壓力計(I)和顯示控制系統計算機上讀取數據并記錄。而每個深度傳感器(11)需要讀十次數據形成一組數值，將該組數值建表插值計算得到精步進查找表，最后灌入單片機程序。打壓和記錄數據的過程相當耗費人力和時間，同時也有較大的誤差。主要有兩方面原因:一方面，壓力計(I)需要一個穩定的過程，工作人員往往要緊盯壓力計(I)儀表盤，判斷儀表盤指針穩定才能讀數，人工讀數本身就會有誤差；另一方面，對每一個深度傳感器(II)要讀取若干個點，以工作范圍O?120米為例，為了保證精度，至少5米取一個點，讀數多達24個點。獨立分步的方式大大影響了深度校準工作的效率。
[0005]在待校準設備數量眾多的情況下，如何提高效率，將校準過程系統化整合，并進行自動化處理，成為亟待解決的一個問題。
【發明內容】
[0006]為了克服以上缺陷，本發明設計了一種深度傳感器自動校準系統，該系統能夠實現自動讀取壓力計(I)穩定輸出氣壓(理論深度)，并同步讀取深度檢測單片機電路(7)輸出的電壓值，將整個校準過程的同步氣壓(理論深度)和電壓讀數、記錄、計算和建表整合在一起并自動判斷設備有效工作深度，自動下載和更新電壓-深度查找表，從而提高工作效率。
[0007]本發明技術方案是:一種深度傳感器自動校準系統，包括壓力計(I)、電子水密艙(2)和顯示控制系統，所述的壓力計(I)通過氣壓輸出線(4)連接到所述的電子水密艙(2)內的深度傳感器(11)的深度檢測單片機電路(7)，所述的顯示控制系統計算機有兩個串口:串口 I和串口 2，所述的電子水密艙(2)的輸出通過信號傳輸電纜(5)連接到顯示控制系統的計算機的串口 2，所述的深度檢測單片機電路(7)包含電壓采集模塊和電壓深度轉換模塊和觸發電路模塊。觸發電路模塊為電壓采集模塊提供觸發信號，電壓采集模塊將模擬電壓轉換成數字信號傳輸到電壓深度轉換模塊。所述的深度檢測單片機電路(7)程序中設有一個電壓到深度的轉換查找表。所述的壓力計(I)上的串口(1-1)與顯示控制系統計算機的串口 I連接，將壓力計(I)中的壓力數值經串口 1(8)通過壓力數據線(6)傳輸到顯示控制系統計算機上。
[0008]本發明通過在深度檢測單機片電路上增加一個觸發電路模塊來產生采數觸發信號。該模塊判斷深度傳感器(11)輸出電壓是否穩定。如果連續一段時間內電壓值穩定在某個范圍內，說明壓力計(I)輸出氣壓穩定，于是產生采數觸發信號。顯示控制系統計算機上有兩個串口(1(3-1)和11(3-2))，分別通過傳輸電纜與壓力計(I)和深度檢測單片機電路(7)連接，用于讀取氣壓(理論深度)值和電壓值。為了實現兩個數據的同步性，用電壓接收串口接收數據事件來觸發氣壓(理論深度)接收串口讀數。
[0009]進一步地，所述的觸發電路模塊包括正常工作和校準工作兩種運行模式。觸發電路模塊可從顯示控制系統計算機接收控制命令切換工作模式。平時工作采用正常工作模式，校準時選擇校準工作模式。正常工作模式下，產生Is為周期的觸發信號。
[0010]校準工作模式下，顯示控制系統計算機軟件通過串口2向深度檢測單片機電路(7)發送校準模式命令。工作人員給壓力計(I)加壓一次，等待片刻至壓力計(I)穩定后，觸發電路模塊需要判斷深度傳感器(11)輸出電壓是否穩定。如果連續一段時間內電壓值穩定在一定范圍內，說明壓力計(I)輸出氣壓穩定，觸發電路產生采數觸發信號。
[0011]采集電路模塊以觸發電路輸出信號為觸發條件將模擬電壓轉換成數字信號。電壓采集模塊采集電壓后上傳，電壓信息傳輸到顯示控制系統計算機串口2，一方面通過串口2發送給顯示控制系統計算機，另一方面傳送給深度轉換模塊，深度轉換模塊將電壓信號轉換成測量深度信息傳送到顯示控制系統計算機上顯示。
[0012]程序將理論深度值與設備有效工作范圍進行比較，把在有效范圍內的數據順序顯示在界面上。當理論深度值大于上限后程序自動關閉串口 2，顯示控制系統計算機軟件在觸發中斷同時從串口 1(3-1)和串口 11(3-2)讀取壓力(理論深度)數據和電壓數據。顯示控制系統計算機程序自動讀數，將壓力(理論深度)值和電壓值順序顯示在界面上，并調用插值函數建立新的電壓-深度查找表，然后替換深度轉換模塊中的電壓-深度轉換查找表，完成深度校準。
[0013]—種深度傳感器自動化深度校準系統的校準方法，包括以下步驟:
[0014]I)所述的顯示控制系統計算機(3)通過串口 II(1)向所述的深度檢測單片機電路
(7)發送校準模式命令，顯示控制系統計算機(3)內運行校準軟件，該軟件打開顯示控制系統計算機(3)串口 1(9)和串口 II(1)，設置串口 II(1)為中斷觸發方式；
[0015]2)工作人員通過壓力計(I)對深度傳感器(11)加壓；
[0016]3)在校準模式下，觸發電路模塊判斷深度傳感器(11)輸出電壓是否穩定，如果連續一段時間內電壓值穩定在一定范圍內，說明壓力計(I)輸出氣壓穩定，觸發電路模塊即產生采數觸發信號；
[0017]4)電壓采集模塊以觸發電路模塊輸出的信號為觸發條件將模擬電壓轉換成數字信號，一方面，通過串口 II(1)將電壓信息傳送到顯示控制系統計算機(3)，另一方面，電壓采集模塊將數字信號傳送給深度轉換模塊，深度轉換模塊將電壓數字信號轉換成測量深度信息傳送到顯示控制系統計算機(3)上顯示；
[0018]5)當理論深度值大于上限后程序自動關閉串口 1(9)，顯示控制系統計算機(3)軟件在觸發中斷里同時從串口 I (9)和串口 II (10)讀取壓力數據和電壓數據并順序顯示在界面上，自動調用插值函數建立新的電壓一深度查找表，然后替換原來深度轉換模塊中的電壓-深度轉換查找表，完成深度校準。
[0019]該發明的有益效果:該系統使顯示控制系統計算機自動判斷壓力計(I)氣壓的穩定狀態，同步讀取壓力計(I)的氣壓(理論深度)值和設備檢測到的電壓值，并自動完成數據記錄與插值運算，替換原來深度轉換模塊中的電壓-深度轉