数据融合基本概念ppt课件.ppt

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1、第二篇数据融合智能信息处理技术2第1讲数据融合的基本原理智能信息处理技术3数据融合的名称类似的名称多传感器相关多源相关多传感器混合多传感器融合信息融合数据融合4多传感器数据融合传感器在检测系统中的作用什么是传感器？智能信息处理技术55人与机器的机能对应关系图外界对象感官传感器人脑微处理器肢体执行器智能信息处理技术66人与传感器耳鼻人的感觉器官与对应的传感器：眼舌皮肤声敏传感器味觉传感器压敏、热敏、湿敏传感器光敏传感器声敏传感器智能信息处理技术7非电信息电信号定义：传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的器件或装置。如下图

2、所示:智能信息处理技术8传感器的组成敏感元件被测信息转换元件信号调节电路辅助电路输出信息传感器组成框图敏感器件的作用是感受被测物理量；辅助器件则是对输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入；转换元件是对信号进行转换输出；9应变式压力传感器弹性膜片电阻应变片压力应变电阻变化量敏感元件转换元件定义由半导体材料制成的物性性传感器基本是敏感元件与转换元件二合一。直接能将被测量转换为电量输出。压电传感器、光电池、热敏电阻等。传感器系统的基本特性传感器系统对传感器系统的基本特性研究，主要用于两个方面：第一，用于建立一个测量系统。只有知道传感器系

3、统的基本特性，才能通过测量输出信号y(t)，推导得到输入信号x(t)。第二，用于传感器系统本身的研究、设计与建立。通过观测系统的输入x(t)及输出y(t)，推断建立系统的特性。如果系统特性不满足要求，则应修改相应的内部参数，直至合格为止。静态特性静态特性又称“刻度特性”、“标定曲线”或“校准曲线”。它表示当输入系统的被测物理量x(t)为不随时间变化的恒定信号，即x(t)=常量时，系统的输入与输出之间呈现的关系。通常，静态特性可由如下的多项式来表示：式中：s0,s1,s2,…,sn——常量；y——输出量；x——输入量。一、静态特性的基本参

4、数1.零位(零点)2.量程Y(FS)3.灵敏度4.分辨率二、静态特性的性能指标1.迟滞滞环2.重复性重复性3.线性度线性度又称“直线性”，它表示系统静态特性对选定拟合直线(y=b+kx)的接近程度。在数值上用非线性相对误差δL的百分数来表示式中：ΔLm表示静态特性与选定拟合直线的最大拟合偏差。由于拟合直线确定的方法不同，相应的拟合偏差值与线性度的数值也就不同。目前常用的有：理论线性度、平均选点线性度、端基线性度、最小二乘法线性度等。其中尤以理论线性度与最小二乘法线性度应用最普遍。1)最小二乘法线性度拟合直线的确定设拟合直线方程通式为则

5、第j个标定点的标定值yj与拟合直线上相应值的偏差为最小二乘法拟合直线的确定原则是均方误差为最小值。令其一阶偏导为零可得两个方程，并解得两个未知量b,k的表达式如下：线性度2)理论线性度拟合直线方程的确定最小二乘法线性度4.精度系统误差的绝对值为随机误差的绝对值为故系统的总精度A为动态特性大量被测物理量是随时间变化的动态信号，即x(t)是时间t的函数，不是常量。理想的传感器系统，其输出量y(t)与输入量x(t)的时间函数表达式应该相同。但实际上，二者只能在一定频率范围内，在允许的动态误差条件下保持所谓的一致。动态特性用数学模型来描述,对于连续

6、时间系统主要有三种形式：时域中的微分方程、复频域中的传递函数H(s)、频率域中的频率特性H(jω)。一、微分方程1.一阶系统热电偶测温元件当热电偶接点温度To低于被测介质温度Ti时，To

7、方程为式中：y——系统的输出量；x——系统的输入量；K——放大倍数；τ——时间常数，由系统的固有属性决定的常数。2.二阶系统m-k-b系统这种系统可以是压力传感器的弹性敏感元件的等效结构。等效质量块m在受到作用力F后产生位移y和运动速度dy/dt，在运动过程中，质量块m所受的力有：作用力F弹性反作用力F(弹)=-ky阻尼力直到位移量y足够大，使弹性反作用力与作用力相等，即F(弹)=F,达到平衡，质量块不再运动F(阻)=0。在未达到平衡状态的运动过程中，运动规律服从牛顿运动定律，其运动加速度由所受的合力决定即整理后得式中：m——运动部

8、分的等效质量；k——弹簧刚度系数；b——阻尼系数。质量—弹簧—阻尼(m-k-b)力学结构的动态特性由二阶微分方程描述。二阶微分方程可写成如下的标准