传感器信号插值方法、传感器、终端设备和存储介质与流程

本发明属于传感器，具体涉及一种用于传感器信号的插值方法以及采用所述插值方法的传感器、终端设备和存储介质。

背景技术：

1、传感器是能感受规定的被测信号并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件或敏感元件和转换元件组合构成。敏感元件直接感受被测信号的信息，并输出与被测信号有确定关系的物理量信号或电信号；转换元件可将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；后续可通过转换电路对转换元件输出的电信号进行调理、放大、转换等操作，输出规范的电压、电流或数字信号。由于原始输出信号存在不一致性，在传感器制作过程中有时还需要对输出的电信号进行调理，以获得规范的电压、电流或数字信号。常用的规范电流信号为4-20ma，或电压信号0.5-4.5v等，被测信号与一个电流或电压值相对应。一般被测信号 x有一个最大值m，称m为量程。当敏感元件工作时，输出的电信号 y与 x有一个函数关系，可记为 y=f( x)。然而， y=f( x)的函数关系在传感器信号调理前都是未知的，或不准确的，需要通过有限个采样点 x i及其对应的电信号值 y i求得 y与 x之间的函数关系 y=f( x)，然后可以根据 y=f( x)对传感器输出的任意电信号 y进行调整（如非线性补偿）以生成更便于后续处理和使用的目标信号。目前基本都是采用多项式插值来求出 y=f( x)的函数表达式。

2、现在的插值或调校理论基本都是采用等间距采样，即取, =0,1, ...,  n-1, n表示采样或插值点数。这些采样点中相邻点的距离均相同（等距插值），都是m/(n-1)，所输出的传感器信号是以线性为主，近似为直线段。这种采样模式虽然简单，然而，面对一些复杂的信号，可能存在runge震荡现象，即随着n的增大，插值函数值会大幅度地偏离原始信号，使处理后的数据偏离真实的数据，从而影响传感器的性能。

技术实现思路

1、本技术提供了一种传感器信号插值方法以及采用该插值方法的传感器、终端设备及存储介质，可以使传感器输出的信号更准确。

2、第一方面，本技术提供了传感器信号插值方法，包括下述步骤：

3、采用非等距插值法计算被测信号 x的n个测量点 x i，计算表达式为：

4、,  i=0, 1, ...,  n-1 （1）

5、式（1）中，“sin”表示正弦函数，“cos”表示余弦函数， n为测量点数， m为传感器被测信号的量程；

6、将式（1）得到的n个测量点 x0， x1,...,  xn-1进行转换，得到n个对应的电信号 y i；

7、将 x i和 y i组成数据对，得到n个插值点( x i  , y i,)， i=0, 1, ...,  n-1；

8、根据上述n个插值点( x i ,y i )进行多项式插值，计算插值函数=f( x)：

9、 （2）

10、式（2）中，“∑”表示求和， “∏”表示连乘符号；

11、传感器根据插值函数=f( x)，对电信号通过解方程获取被测信号 x的大小，建立电信号 y和被测信号 x对应的关系。

12、第二方面，本技术提供了一种传感器，适用于上述所述的传感器信号插值方法，包括：

13、敏感元件，用于感受被测信号 x，并将被测信号 x转换为电信号 y；

14、插值点获取模块，根据式（1）计算被测信号 x的n个测量点 x i，（ i=0, 1, ...,  n-1），在敏感元件转换成n个对应的电信号 y i后，将 x i和 y i组成数据对，得到n个插值点( x i,i)， i=0, 1, ...,  n-1；

15、插值函数模块，用于将所述插值点获取模块中得到的n个插值点( x i ,y i )按照式（2）所示的方法计算插值函数=f( x)；然后根据插值函数=f( x)，对电信号 y通过解方程获取被测信号 x的大小，建立电信号 y和被测信号 x对应的关系。

16、第三方面，本技术提供了另一种传感器，亦适用于上述所述的传感器信号插值方法，包括：

17、敏感元件，用于感受被测信号 x，输出与被测信号 x有确定关系的物理量信号；

18、转换元件，用于将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号 y；

19、插值点获取模块，根据式（1）计算被测信号 x的n个测量点 x i，（ i=0, 1, ...,  n-1），在转换元件转换成n个对应的电信号 y i后，将 x i和 y i组成数据对，得到n个插值点( x i, y i) ,  i=0, 1, ...,  n-1；

20、插值函数模块，用于将所述插值点获取模块中得到的n个插值点( x i ,y i )按照式（2）所示的方法计算插值函数=f( x)；然后根据插值函数=f( x)，对电信号通过解方程获取被测信号 x的大小，建立电信号 y和被测信号 x对应的关系。

21、第四方面，本技术提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面所述的传感器信号插值方法。

22、第五方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的传感器信号插值方法。

23、本技术提供的传感器信号插值方法，采用非等距插值法计算插值点，克服了现有技术采用等距插值而产生的误差，有效避免了runge震荡现象的影响，拟合精度更高，误差更小，能够深度还原传感器敏感元件采集的原始信号，使传感器能够获得更为准确的测量值，从而提高了传感器精度。