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模型化测量概述

时间:2022-05-05 来源:编辑 点击:

称重测力仪器作为一种常用的计量测试设备‚可以认为近百年来 经历了4个阶段:首先是半个多世 纪的机械式的模拟仪器时代‚接着 是机电式的电气仪器和电子仪器时 代‚然后于七十年代末跨入近期的 数字式仪器和微机化仪器时代‚随 之而来的便是九十年代开始进入模 型化测量(MBM)仪器的新时代。

这是因为人们不仅要求得到测量结果‚还要求对测量结果进行综 合评价‚即对被测的重量和力值进 行状态估计、诊断或趋势分析。人 们实际面对的‚常常是需要实时测 量的、多变量的动态过程或系统。

所以‚仅仅采用传统的测量方法及数值处理手段是不够的‚而需要借助于模型建立和参数估计‚以实现智能化测量。 智能称重测力仪器与微机化称 重测力仪器的显著区别‚就在于智 能仪器中无论是学习、推理、判断或 自适应等功能‚均需要各种数学模 型构成的知识层‚在这个层面上‚需 要学习经验‚获取与记忆知识‚推 理、判断与解决问题。

例如需要进 行自动补偿、自动校准、自选量程、 自寻故障、双向通信以及适应外界 环境等。具有这样能力的测量‚方 可称作是智能化测量。 事实上‚利用数学模型或模型 化测量的称重测力方法是很有前途 的。它把测量视为一个过程‚把计 量仪器视为一个系统。

根据事先掌 握的信息即先验知识‚以及实验获 得的数据即后验知识‚利用系统辨 识来建立计量仪器的数学模型‚并 通过相应的算法来处理数据和全面 地描述仪器‚从而对其性能进行状 态估计‚或通过软件来改善计量仪 器的硬件环境。模型化测量为解决日趋复杂的 动态测量问题开辟了一条新路。例 如‚称重系统采用二阶系统的自回 归滑动平均模型‚借助于这个模型 和递推的Z小二乘法即 RLS‚即可 由极短的称重阶跃响应‚估计出模 型参数和被称的重量。

仿真计算表 明‚在输入端有白噪声干扰时‚可用 RLS 估计出重量。该法要求的测量 时间很短‚通常不超过一个振荡周 期即可得到良好的结果。 在微机化称重测力仪器中‚目前 也有引入知识模型而构成专家系统‚ 即把优秀的称重测力专家的思维过 程固化到测量程序的软件中‚与计算 机修正程序结合起来‚进而提高计量 仪器的测试能力和故障检测能力。 由此可见‚测量软件对于称重测力技 术未来发展的意义不可低估。

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