模型化測(cè)量概述

稱(chēng)重測(cè)力儀器作為一種常用的計(jì)量測(cè)試設(shè)備?可以認(rèn)為近百年來(lái) 經(jīng)歷了4個(gè)階段：首先是半個(gè)多世 紀(jì)的機(jī)械式的模擬儀器時(shí)代?接著 是機(jī)電式的電氣儀器和電子儀器時(shí) 代?然后于七十年代末跨入近期的 數(shù)字式儀器和微機(jī)化儀器時(shí)代?隨 之而來(lái)的便是九十年代開(kāi)始進(jìn)入模 型化測(cè)量（MBM）儀器的新時(shí)代。

這是因?yàn)槿藗儾粌H要求得到測(cè)量結(jié)果?還要求對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜 合評(píng)價(jià)?即對(duì)被測(cè)的重量和力值進(jìn) 行狀態(tài)估計(jì)、診斷或趨勢(shì)分析。人 們實(shí)際面對(duì)的?常常是需要實(shí)時(shí)測(cè) 量的、多變量的動(dòng)態(tài)過(guò)程或系統(tǒng)。

所以?僅僅采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法及數(shù)值處理手段是不夠的?而需要借助于模型建立和參數(shù)估計(jì)?以實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)量。 智能稱(chēng)重測(cè)力儀器與微機(jī)化稱(chēng) 重測(cè)力儀器的顯著區(qū)別?就在于智 能儀器中無(wú)論是學(xué)習(xí)、推理、判斷或 自適應(yīng)等功能?均需要各種數(shù)學(xué)模 型構(gòu)成的知識(shí)層?在這個(gè)層面上?需 要學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?獲取與記憶知識(shí)?推 理、判斷與解決問(wèn)題。

例如需要進(jìn) 行自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校準(zhǔn)、自選量程、 自尋故障、雙向通信以及適應(yīng)外界 環(huán)境等。具有這樣能力的測(cè)量?方 可稱(chēng)作是智能化測(cè)量。 事實(shí)上?利用數(shù)學(xué)模型或模型 化測(cè)量的稱(chēng)重測(cè)力方法是很有前途 的。它把測(cè)量視為一個(gè)過(guò)程?把計(jì) 量?jī)x器視為一個(gè)系統(tǒng)。

根據(jù)事先掌 握的信息即先驗(yàn)知識(shí)?以及實(shí)驗(yàn)獲 得的數(shù)據(jù)即后驗(yàn)知識(shí)?利用系統(tǒng)辨 識(shí)來(lái)建立計(jì)量?jī)x器的數(shù)學(xué)模型?并 通過(guò)相應(yīng)的算法來(lái)處理數(shù)據(jù)和全面 地描述儀器?從而對(duì)其性能進(jìn)行狀 態(tài)估計(jì)?或通過(guò)軟件來(lái)改善計(jì)量?jī)x 器的硬件環(huán)境。模型化測(cè)量為解決日趨復(fù)雜的 動(dòng)態(tài)測(cè)量問(wèn)題開(kāi)辟了一條新路。例 如?稱(chēng)重系統(tǒng)采用二階系統(tǒng)的自回 歸滑動(dòng)平均模型?借助于這個(gè)模型 和遞推的Z小二乘法即 RLS?即可 由極短的稱(chēng)重階躍響應(yīng)?估計(jì)出模 型參數(shù)和被稱(chēng)的重量。

仿真計(jì)算表 明?在輸入端有白噪聲干擾時(shí)?可用 RLS 估計(jì)出重量。該法要求的測(cè)量 時(shí)間很短?通常不超過(guò)一個(gè)振蕩周 期即可得到良好的結(jié)果。 在微機(jī)化稱(chēng)重測(cè)力儀器中?目前 也有引入知識(shí)模型而構(gòu)成專(zhuān)家系統(tǒng)? 即把優(yōu)秀的稱(chēng)重測(cè)力專(zhuān)家的思維過(guò) 程固化到測(cè)量程序的軟件中?與計(jì)算 機(jī)修正程序結(jié)合起來(lái)?進(jìn)而提高計(jì)量 儀器的測(cè)試能力和故障檢測(cè)能力。 由此可見(jiàn)?測(cè)量軟件對(duì)于稱(chēng)重測(cè)力技 術(shù)未來(lái)發(fā)展的意義不可低估。