專利名稱：預(yù)處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適合用于抑制環(huán)境條件傳感器輸出電信號(hào)中的隨機(jī)噪音，更具體地說(shuō)涉及的是一種信號(hào)處理裝置和方法，用于最大限度地減小能夠指示諸如煙霧或火的環(huán)境條件的電信號(hào)中的隨機(jī)噪音。
已經(jīng)有多種系統(tǒng)能夠檢測(cè)報(bào)警條件。本申請(qǐng)入獲得的另一項(xiàng)美國(guó)專利4916432號(hào)公開(kāi)了一種用于檢測(cè)煙霧或火的系統(tǒng)，在此引用作為已知技術(shù)。
在接受系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器產(chǎn)生的輸出后，該系統(tǒng)的控制單元能夠根據(jù)一種或多種因素來(lái)判斷是否發(fā)生了火警。已經(jīng)采用過(guò)多種用于作出上述判斷的技術(shù)。
諸如光電煙霧檢測(cè)器之類的煙霧傳感器提供了能夠指示環(huán)境煙霧狀況的輸出信號(hào)。然而，由可能進(jìn)入上述傳感器之中的灰塵顆?；蚶ハx(chóng)之類產(chǎn)生的環(huán)境噪音會(huì)使傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生變化，這樣的環(huán)境噪音與煙霧的存在沒(méi)有任何關(guān)系。如果相應(yīng)檢測(cè)器的靈敏度足夠高，這些含有噪音的輸出就有可能導(dǎo)致誤報(bào)警。
已往試圖解決上述問(wèn)題的努力只能說(shuō)是部分成功，例如為檢測(cè)器安裝網(wǎng)罩來(lái)防止昆蟲(chóng)進(jìn)入檢測(cè)器。這樣作會(huì)減小所用檢測(cè)器的靈敏度，使得只有在出現(xiàn)較大輸出信號(hào)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警(然而為產(chǎn)生真實(shí)報(bào)警也需要較大的輸出信號(hào))。這不是一種理想的解決方案，因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)煙霧或火時(shí)會(huì)延遲報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生。此外，也可以采用對(duì)模擬或數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行某種形式的濾波或平滑，以便減小所述瞬態(tài)隨機(jī)噪音的影響。
現(xiàn)實(shí)總是需要提供能夠盡可能減小隨機(jī)噪音影響的裝置和方法，它一方面使得檢測(cè)器能以盡可能高的靈敏度進(jìn)行工作，另一方面又具有足夠的可靠性，不會(huì)因?yàn)樗矐B(tài)噪音而發(fā)出誤報(bào)警。這樣的裝置和方法最好能裝入到檢測(cè)器中，同時(shí)又不至于顯著地增大其復(fù)雜性或成本。
本發(fā)明的目的是提供一種在現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)處對(duì)環(huán)境條件傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的裝置和方法。該預(yù)處理裝置和方法能夠消除與檢測(cè)到的環(huán)境條件無(wú)關(guān)的噪音脈沖。
上述預(yù)處理的方式是對(duì)傳感器的當(dāng)前輸出值和先前輸出值進(jìn)行比較，并選擇其中的最小值。該裝置能夠安裝用于存儲(chǔ)兩個(gè)先前輸出值的存儲(chǔ)器，將當(dāng)前輸出值與兩個(gè)先前輸出值進(jìn)行比較，并選取這3個(gè)數(shù)值中的最小值。
此外，所述預(yù)處理的方式還可以是將當(dāng)前輸出值與預(yù)期的正常輸出值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前輸出值超過(guò)了所述預(yù)期正常值，就選取當(dāng)前輸出值與一個(gè)或多個(gè)先前輸出值中的最小值。如果當(dāng)前輸出值小于所述預(yù)期正常輸出值，則選取當(dāng)前輸出值與一個(gè)或多個(gè)先前輸出值中的最大值。
本發(fā)明的方法包括如下步驟A、確定一個(gè)測(cè)量周期；B、檢測(cè)一種環(huán)境條件的當(dāng)前值，并產(chǎn)生一個(gè)指示該當(dāng)前值的信號(hào)；C、對(duì)所述信號(hào)的當(dāng)前值和該信號(hào)的至少一個(gè)先前值進(jìn)行比較；E、根據(jù)比較的結(jié)果，選擇一個(gè)最小值予以輸出；F、存儲(chǔ)所述信號(hào)的當(dāng)前值；G、在下一個(gè)測(cè)量周期中重復(fù)步驟B-E。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明以及其實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和效果將變得更為清楚。
附

圖1是本發(fā)明的一種報(bào)警系統(tǒng)的方框圖；附圖2是可供附圖1所示系統(tǒng)使用的檢測(cè)器的方框圖；附圖3是一種檢測(cè)器的輸出曲線圖，其輸出是在沒(méi)有檢測(cè)到環(huán)境報(bào)警條件的情況下獲得的，它是時(shí)間或采樣數(shù)目的函數(shù)；附圖4是對(duì)附圖3所示傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理之后的曲線圖；附圖5是對(duì)附圖3所示傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行另一種預(yù)處理后的曲線圖；附圖6A-6C是傳感器輸出信號(hào)以及對(duì)之進(jìn)行預(yù)處理后的曲線圖；附圖7是附圖6C所采用的方法的流程圖；附圖8是一種模擬預(yù)處理電路的方框圖；附圖9是一種數(shù)字預(yù)處理電路的方框圖。
本發(fā)明可以采用許多不同形式的實(shí)行實(shí)現(xiàn)方式，下面僅僅結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，該實(shí)施例僅僅是舉例性質(zhì)的，不應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明的范圍產(chǎn)生限制。
附圖1顯示了本發(fā)明的系統(tǒng)10的方框圖。該系統(tǒng)包括一個(gè)控制單元12，它可以采用一個(gè)可編程的處理器14和一個(gè)存儲(chǔ)單元16來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述存儲(chǔ)單元16可以是只讀存儲(chǔ)器、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器或者能以電方式編程的只讀存儲(chǔ)器，具有供處理器14使用的程序存儲(chǔ)區(qū)域和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域。
控制單元12通過(guò)雙向通訊連線20與總地用附圖標(biāo)記22來(lái)表示的多個(gè)環(huán)境條件傳感器或檢測(cè)器相連接。上述多個(gè)檢測(cè)器22，例如傳感器22A、22B…22N，用于監(jiān)測(cè)相鄰環(huán)境中的某個(gè)特定環(huán)境參數(shù)。
檢測(cè)器的典型類型是電離型或光電型煙霧檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明，可以在系統(tǒng)10中采用溫度傳感器以及其他類型的環(huán)境參數(shù)傳感器。
附圖2是適合系統(tǒng)10使用的檢測(cè)器22I的方框圖。該檢測(cè)器22I包括一個(gè)傳感元件30，用于檢測(cè)特定的環(huán)境條件，例如煙霧、溫度、紅外輻射或類似參數(shù)，該傳感元件通過(guò)導(dǎo)線32提供一個(gè)用于指示上述參數(shù)的電信號(hào)。
附圖3是導(dǎo)線32所提供的輸出波形，該波形是時(shí)間或傳感器30采樣數(shù)目的函數(shù)。如附圖3所示，在正?；虿恍枰獔?bào)警的情況下，檢測(cè)器30在導(dǎo)線32上產(chǎn)生如標(biāo)記36所示的正常值，表明不存在任何需要報(bào)警的環(huán)境條件。
例如，當(dāng)檢測(cè)器30為光電型或電離型傳感器時(shí)，上述正常值36對(duì)應(yīng)于由傳感器30產(chǎn)生的潔凈空氣輸出值，表示不存在煙霧。對(duì)于諸如輻射能量傳感器、溫度傳感器或其他類型的典型傳感器來(lái)說(shuō)，其輸出與上述情況相似。
如附圖3所示，傳感器30的輸出導(dǎo)線32會(huì)產(chǎn)生如脈沖38A、38B、38C所示的隨機(jī)噪音信號(hào)。附圖3所示的上述噪音與需要檢測(cè)的任何環(huán)境條件，例如煙霧、火或溫度等等都不相關(guān)，它們僅僅表示傳感器30所檢測(cè)到的噪音。
產(chǎn)生上述噪音的典型噪音源包括灰塵、昆蟲(chóng)以及傳感器30有可能對(duì)之產(chǎn)生響應(yīng)的電瞬態(tài)過(guò)程或類似情況。與需要監(jiān)測(cè)的任何環(huán)境條件，例如煙霧、熱或火等無(wú)關(guān)的上述脈沖38A-38C是一種不希望產(chǎn)生的信號(hào)，如果不予以抑制，就會(huì)在高靈敏系統(tǒng)中產(chǎn)生誤報(bào)警。
回到附圖2，傳感器30通過(guò)導(dǎo)線32將其輸出送到一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器控制元件40。該控制單元40可以用數(shù)字電路或模擬電路來(lái)現(xiàn)。如果采用數(shù)字方式，控制元件40既可以采用硬線邏輯，也可以采用裝有程序的微機(jī)?？刂圃?0通過(guò)接口電路42和通信鏈路20能夠與系統(tǒng)控制單元12進(jìn)行雙向通訊。
本發(fā)明的一種下面將要詳細(xì)說(shuō)明的方法可以用系統(tǒng)控制單元12來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用檢測(cè)器本地控制元件40來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)此沒(méi)有限制。上述方法可以用硬線電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用設(shè)置了程序的微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)此也沒(méi)有限制。
附圖4表示了根據(jù)本發(fā)明對(duì)附圖3所示檢測(cè)器30的輸出進(jìn)行預(yù)處理之后所獲得的結(jié)果。如附圖4所示的預(yù)處理可以在本地控制元件40中進(jìn)行，也可以在系統(tǒng)控制單元12中進(jìn)行。如附圖4所示，諸如38A、38B之類的單個(gè)噪音脈沖已經(jīng)基本上完全被消除了。
根據(jù)附圖4所示的預(yù)處理方法，傳感器通過(guò)導(dǎo)線32產(chǎn)生的當(dāng)前輸出將與傳感器在前一采樣周期中產(chǎn)生的輸出進(jìn)行比較。這兩個(gè)數(shù)值中的最小值被檢測(cè)為當(dāng)前輸出值。當(dāng)傳感器當(dāng)前輸出值大于上述兩個(gè)數(shù)值中的最小值時(shí)，將在預(yù)處理序列中采用該最小值來(lái)取代它。這樣，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行預(yù)處理，就能夠完全消除諸如附圖3所示的脈沖38A、38B之類的單個(gè)噪音脈沖。
本發(fā)明的預(yù)處理方法(附圖4)可以表述如下如果輸出N－1大于輸出N，則將輸出N設(shè)置為等于輸出N，否則將輸出N設(shè)置為等于輸出N－1。這樣，通過(guò)上述預(yù)處理方法，就能夠基本上將噪音消除掉。然而，對(duì)煙霧、熱或火的響應(yīng)不會(huì)受到顯著的減小，只會(huì)被延遲，但是僅僅延遲一到兩個(gè)采樣周期。由于采用本發(fā)的上述預(yù)處理方法能夠消除瞬態(tài)噪音，從而允許大大提高用于系統(tǒng)10的每一個(gè)傳感器的靈敏度，這就足以抵消上述延遲所帶來(lái)的不利影響。對(duì)于已往的系統(tǒng)10來(lái)說(shuō)，為了盡可能地減小由于瞬態(tài)噪音所導(dǎo)致的誤報(bào)警問(wèn)題而不得不減小檢測(cè)器的靈敏度，而本發(fā)明的系統(tǒng)10可以采用具有更高靈敏度的檢測(cè)器，因而對(duì)于火警條件來(lái)說(shuō)具有更快的響應(yīng)速度。
如附圖4所示的預(yù)處理方法可以通過(guò)下述方式來(lái)增強(qiáng)如果當(dāng)前輸出值超過(guò)了正常數(shù)值36，這種情況在沒(méi)有監(jiān)測(cè)到環(huán)境條件和沒(méi)有噪音的情況下也會(huì)發(fā)生，則選擇當(dāng)前數(shù)值和先前數(shù)值中的最小值。此外，如果當(dāng)前的傳感器檢測(cè)值小于正常值，則選擇當(dāng)前傳感器檢測(cè)值和先前傳感器檢測(cè)中的最大值，不包含噪音的輸出36將最大限度地減小傳感器的負(fù)向噪音。上述步驟能夠同時(shí)消除正向和負(fù)向噪音脈沖。
附圖5是根據(jù)另一種方法對(duì)傳感器30(附圖3)的輸出進(jìn)行預(yù)處理所獲得的曲線圖，在附圖5所示的方法中，將門(mén)限值36A設(shè)定為大于對(duì)應(yīng)于潔凈空氣的正常輸出值36。
根據(jù)附圖5所示的方法，將導(dǎo)線32所提供的當(dāng)前值與上述門(mén)限值36A進(jìn)行比較。如果當(dāng)前值，例如附圖3中所示的數(shù)值38A，超過(guò)了門(mén)限值36A，則采用先前值來(lái)取代當(dāng)前值，除非是先前值也超過(guò)了門(mén)限值36A。在這種情況下(亦即在沒(méi)有兩個(gè)連續(xù)超過(guò)門(mén)限值的輸出的情況下)，如果先前值小于門(mén)限值36A，預(yù)處理器就輸出該先前值來(lái)作為當(dāng)前值。
只有當(dāng)諸如脈沖38A之類的單個(gè)脈沖的幅值大于附圖5所示的門(mén)限值36A時(shí)，才會(huì)將該脈沖消除掉。對(duì)輸出的噪音脈沖38B來(lái)說(shuō)也是同樣。采用上述不同的預(yù)處理方法，所有小于門(mén)限值36A的數(shù)值都將原樣不動(dòng)地予以輸出，以便作進(jìn)一步的處理。
在本發(fā)明所提供的上述方法的實(shí)質(zhì)性范圍內(nèi)還可以作出種種變化，例如曲線6A、6B、6C表示采用一個(gè)或兩個(gè)由傳感器30所產(chǎn)生的先前輸出值進(jìn)行預(yù)處理所獲得的結(jié)果。附圖6A表示了由傳感器30通過(guò)導(dǎo)線32所產(chǎn)生的采樣值，當(dāng)采樣值在正常輸出值36的附近變化時(shí)，它是采樣數(shù)目或采樣周期的函數(shù)。在區(qū)域50中，由于檢測(cè)到了煙霧，檢測(cè)輸出以一種非隨機(jī)方式增大。
附圖6B顯示了選擇當(dāng)前輸出值和一個(gè)先前輸出值中的最小值時(shí)，對(duì)附圖6A所示信號(hào)的預(yù)處理。在附圖6B中，當(dāng)出現(xiàn)區(qū)域50所示當(dāng)存在煙霧時(shí)，這一預(yù)處理方法提供了一個(gè)逐漸增大的輸出，表示檢測(cè)到了煙霧。
根據(jù)該方法的另一方面，傳感器30的當(dāng)前輸出值可以和兩個(gè)先前檢測(cè)到的并予以存儲(chǔ)的輸出值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前輸出值超過(guò)了門(mén)限值36，則在當(dāng)前輸出值和兩個(gè)先前輸出值中選擇一個(gè)最小值。在預(yù)處理的輸出序列中，用上述最小值來(lái)取代當(dāng)前輸出值。當(dāng)兩個(gè)先前采樣輸出值都小于正常輸出門(mén)限值時(shí)，則將它們視為數(shù)值為0。
如果傳感器30的當(dāng)前輸出值小于正常門(mén)限值36，該當(dāng)前值將與兩個(gè)先前值進(jìn)行比較，將這3個(gè)數(shù)值中的最大值用作當(dāng)前輸出值。如果所述兩個(gè)先前輸出值都等于或大于正常門(mén)限值，這些數(shù)值將為設(shè)置為0。如附圖6B所示，與采用一個(gè)先前輸出值相比較，采用兩個(gè)先前輸出值顯著地減小了噪音。
附圖6C顯示了對(duì)附圖6A所示信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理之后的結(jié)果，它選擇了當(dāng)前輸出值以及兩個(gè)先前輸出值中的最小值(在當(dāng)前輸出值超過(guò)正常輸出門(mén)限值36時(shí))。另一種情況是選擇當(dāng)前輸出值和兩個(gè)先前輸出值中最大值(在當(dāng)前輸出值小于正常輸出門(mén)限值時(shí))。如附圖6C所示，如附圖6A所示的隨機(jī)無(wú)關(guān)噪音基本上被消除為0，同時(shí)在出現(xiàn)了煙霧的時(shí)間間隔50中，預(yù)處理中沒(méi)有產(chǎn)生顯著的延遲。如果需要，還可以采用兩個(gè)以上的先前輸出值。
應(yīng)當(dāng)指出的是，精確的采樣周期不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的一種限制。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將能夠理解，根據(jù)所采用的傳感器的類型以及預(yù)計(jì)的環(huán)境條件變化速度，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)牟蓸又芷凇＠?，?dāng)需要檢測(cè)的是煙霧、熱量或火時(shí)，大致為5-6秒的采樣周期已經(jīng)是足夠小的采樣周期了，該采樣周期數(shù)值僅僅是一種舉例，它不應(yīng)當(dāng)成為一種限制。
附圖7顯示了如附圖6C所示的方法的流程圖。
如前所述，本發(fā)明的方法可以針對(duì)所有的檢測(cè)器，在系統(tǒng)控制單元12中實(shí)現(xiàn)，但是最好直接在檢測(cè)器22I中實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，通過(guò)通信鏈路20將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的輸出傳送到控制單元12，以便作進(jìn)一步的處理和分析。
附圖8是用于實(shí)現(xiàn)附圖4所示方法的電路圖。如附圖8所示，預(yù)處理電路54將被裝入到現(xiàn)場(chǎng)控制元件40中，接受傳感器30通過(guò)導(dǎo)線32所送來(lái)的模擬信號(hào)。第一和第二固體開(kāi)關(guān)56A和56B接受導(dǎo)線32上的變化輸出電壓。在控制元件40的硬線控制邏輯中或者在一個(gè)可編程的微機(jī)中可以采用門(mén)電路58，將不同的門(mén)輸入信號(hào)提供給開(kāi)關(guān)56A、56B的柵極。
當(dāng)開(kāi)關(guān)56A、56B中的一個(gè)被置于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線32上的模擬電壓存儲(chǔ)在相應(yīng)的電容器中60A或60B中。上述電容器60、60B為運(yùn)算放大器62A、62B提供輸入。輸出導(dǎo)線64上的輸出代表了導(dǎo)線32上的當(dāng)前模擬電壓和導(dǎo)線32上的先前模擬電壓中的最小值。
上述控制原件40能夠通過(guò)通信鏈路20將導(dǎo)線32上的最小值送到系統(tǒng)控制單元12。應(yīng)當(dāng)指出的是，預(yù)處理電路54可以具有檢測(cè)功能，用于確定當(dāng)前值A(chǔ)n是大于還是小于正常輸出值36和/或是大于還是小于門(mén)限值36A。
也可以如附圖9所示那樣，采用數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)控制單元40中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)處理。
附圖9顯示了一個(gè)檢測(cè)器70，它采用了用附圖標(biāo)記72所表示的數(shù)字預(yù)處理電路。上述檢測(cè)器70包括一個(gè)傳感器30，它可以是一個(gè)光電傳感器，其輸出導(dǎo)線32上的輸出值是時(shí)間的函數(shù)。檢測(cè)器70還包括一個(gè)控制電電路40，它可以是一個(gè)硬線電路，也可以是一個(gè)裝有程序程的微機(jī)。
光電傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線32送到放大器74予以放大，并在采樣和保持電路76中予以采樣和保持。上述采樣和保持電路76在控制電路40的控制下進(jìn)行工作。
采樣和保持電路76的模擬輸出通過(guò)導(dǎo)線78送到一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器80予以數(shù)字化。通過(guò)導(dǎo)線78傳送的經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理之后的模擬信號(hào)被暫時(shí)存儲(chǔ)在SAR寄存器82中。
除了在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器80中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)之外，該模擬值還在比較器8件中與通過(guò)導(dǎo)線86傳送的預(yù)存儲(chǔ)高靈敏度門(mén)限值進(jìn)行比較。上述預(yù)存儲(chǔ)高靈敏度門(mén)限值的數(shù)值可以在控制電路40的控制下予以編程，或者通過(guò)一個(gè)由電阻構(gòu)成的分壓器來(lái)預(yù)先選定。
通過(guò)導(dǎo)線84A予以輸出的比較器84的輸出值能夠指示出當(dāng)前模擬值是大于還是小于導(dǎo)線86上的高靈敏度門(mén)限值。當(dāng)前比較的結(jié)果被送到一個(gè)3位移位寄存器88中。上述移位寄存器88在控制電路40的控制下進(jìn)行移位操作，它存儲(chǔ)了當(dāng)前比較以及先前兩個(gè)比較的結(jié)果。
移位寄存器88的輸出被送到一個(gè)噪音控制組合邏輯電路90。該噪音控制邏輯電路90對(duì)移位寄存器88中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)該數(shù)據(jù)將SAR寄存器82的數(shù)字化信號(hào)送到數(shù)據(jù)保持寄存器R1、R2。
寄存器R1、R2的輸出被送到一個(gè)多路調(diào)制器94，該多調(diào)制器94在控制電路40的控制下，選擇兩個(gè)保持寄存器R1、R2中的一個(gè)的數(shù)據(jù)，被選取的數(shù)據(jù)隨后在一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器96中被轉(zhuǎn)換成為模擬值。
上述模擬值通過(guò)導(dǎo)線96A被送到一個(gè)采樣和保持放大器98。該采樣和保持放大器98對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理和采樣的模擬值進(jìn)行處理，通過(guò)導(dǎo)線98A予以輸出。該模擬輸出值通過(guò)導(dǎo)線98A送到接口電路42，然后通過(guò)通訊連線20送到系統(tǒng)控制單元12。
當(dāng)導(dǎo)線78上的當(dāng)前模擬值小于導(dǎo)線86上的高靈敏門(mén)限值時(shí)，噪音控制邏輯電路90總是能夠?qū)AR寄存器82的數(shù)據(jù)送到寄存器R1、R2。此時(shí)，SAR寄存器82的數(shù)據(jù)被選通送到寄存器R1、R2，并通過(guò)多路調(diào)制器94和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器96送到采樣和保持放大器98。
上述采樣和保持放大器98的輸出表示了對(duì)導(dǎo)線32上的模擬輸入信號(hào)的一種預(yù)處理結(jié)果。如果導(dǎo)線78上的采樣電壓大于導(dǎo)線86上的高靈敏門(mén)限值，該當(dāng)前值和SAR寄存器所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將不會(huì)被選通到寄存器R1、R2。相反，寄存器R1、R2所存儲(chǔ)的對(duì)先前模擬值的數(shù)字化結(jié)果被多路調(diào)制器94和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器96選通，送到采樣和保持電路98予以輸出。這樣，導(dǎo)線98A上的對(duì)應(yīng)于先前采樣模擬值的模擬值就被用做當(dāng)前的預(yù)處理模擬輸出值。
當(dāng)移位寄存器88的B0位和B1位上的數(shù)據(jù)表示當(dāng)前模擬值和先前模擬值都超過(guò)了導(dǎo)線86上的高靈敏門(mén)限值時(shí)，SAR寄存器82的數(shù)據(jù)(它是當(dāng)前采樣模擬值的數(shù)字化結(jié)果)將被選通到寄存器R1、R2中的一個(gè)，通過(guò)多路調(diào)制器94和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器96以模擬信號(hào)的方式送到采樣和保持放大器98，作為經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的模擬輸出值。
在上面所述的實(shí)施例中，在進(jìn)行預(yù)處理時(shí)將忽略超過(guò)高靈敏門(mén)限值的第一個(gè)模擬值，而將先前的傳感器模擬值輸出到接口電路42。然而，如果緊隨其后的第二個(gè)模擬值也超過(guò)了所述高靈敏門(mén)限值，則即使導(dǎo)線32上的當(dāng)前值超過(guò)了導(dǎo)線86上的高靈敏門(mén)限值，也仍然將該模擬信號(hào)輸出到接口電路42。
當(dāng)控制電路40采用微機(jī)時(shí)，如果需要，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的情況下，還可以對(duì)寄存器R1、R2中數(shù)據(jù)進(jìn)行其他附加的處理。
在一種有所變化的實(shí)施例中，預(yù)處理電路72可以根據(jù)附圖6C所示的曲線圖和附圖7的方框圖，對(duì)環(huán)境條件值進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)這樣的預(yù)處理，控制電路40可以通過(guò)接口電路42將當(dāng)前值和一個(gè)或多個(gè)先前值中的最大值送到通訊連線20(當(dāng)當(dāng)前值小于潔凈空氣或預(yù)定門(mén)限值時(shí))，或者當(dāng)前值和一個(gè)或多個(gè)先前值中的最小值送到通訊連線20(當(dāng)當(dāng)前值大于潔凈空氣或預(yù)定門(mén)限值時(shí))。
不難想象，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的范圍之內(nèi)，還可以對(duì)本發(fā)明作出種種改變。本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于上述實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)當(dāng)由下面的權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于減小電信號(hào)中噪音的預(yù)處理電路，包括用于檢測(cè)所述電信號(hào)的當(dāng)前值的電路；用于存儲(chǔ)所述電信號(hào)的至少一個(gè)先前采樣值的電路；用對(duì)所述被存儲(chǔ)的先前采樣值與當(dāng)前值進(jìn)行比較的電路；用于選擇所述兩個(gè)被比較值中的最大值和最小值的電路；用于存儲(chǔ)所述當(dāng)前值的電路。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理電路，包括一個(gè)用于確定至少一個(gè)門(mén)限值的電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，包括一個(gè)電路，用于僅當(dāng)所述當(dāng)前值超過(guò)所述門(mén)限值時(shí)起動(dòng)所述的比較電路。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理電路，包括用于確定采樣間隔的電路。
5.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理電路，包括用于確定所述當(dāng)前值是否超過(guò)正常值的電路；一個(gè)電路，用于當(dāng)所述當(dāng)前值超過(guò)了所述正常值、所述選擇最小值的電路被起動(dòng)時(shí)，或者當(dāng)所述當(dāng)前值低于所述正常值、所述選擇最大值的電路被起動(dòng)時(shí)，選擇兩個(gè)被比較信號(hào)值中的最大值。
6.采用如權(quán)利要求1所述的電路，對(duì)表征環(huán)境條件的時(shí)變信號(hào)進(jìn)行處理的方法，包括如下的步驟A、確定測(cè)量周期；B、檢測(cè)環(huán)境條件的當(dāng)前值，并產(chǎn)生一個(gè)指示其當(dāng)前值的信號(hào)；C、將所述檢測(cè)出的信號(hào)的當(dāng)前值與一個(gè)預(yù)定的門(mén)限值進(jìn)行比較，當(dāng)所述當(dāng)前值小于所述門(mén)限值時(shí)對(duì)所述信號(hào)的當(dāng)前值與至少一個(gè)先前值進(jìn)行比較；根據(jù)所述比較的結(jié)果，選擇一個(gè)最大值作為輸出值；D、存儲(chǔ)所述信號(hào)的當(dāng)前值；E、在下一個(gè)測(cè)量周期中執(zhí)行上述步驟B-E。
7.采用如權(quán)利要求1所述的電路，對(duì)表征環(huán)境條件的時(shí)變信號(hào)進(jìn)行處理的方法，包括如下的步驟A、檢測(cè)所述環(huán)境條件的當(dāng)前值，并產(chǎn)生一個(gè)指示該當(dāng)前值的信號(hào)；B、對(duì)所述信號(hào)的當(dāng)前值和該信號(hào)的至少一個(gè)先前值進(jìn)行比較；C、根據(jù)所述比較的結(jié)果選擇一個(gè)最大值作為輸出；D、存儲(chǔ)所述信號(hào)的當(dāng)前值；E、返回到步驟A。
8.采用如權(quán)利要求所述的電路，對(duì)表示環(huán)境的時(shí)變信號(hào)進(jìn)行處理的方法，包括如下步驟A、對(duì)所述環(huán)境條件建立一個(gè)期望靜態(tài)值；B、確定所述環(huán)境條件的當(dāng)前值，并產(chǎn)生一個(gè)指示該當(dāng)前值的信號(hào)；C、確定所述當(dāng)前值是否小于所述期望靜態(tài)值；D、對(duì)所述信號(hào)的當(dāng)前值和該信號(hào)的至少一個(gè)先前值進(jìn)行比較；E、根據(jù)所述比較的結(jié)果，選擇一個(gè)最大值予以輸出；F、存儲(chǔ)所述信號(hào)的當(dāng)前值；G、返回到步驟A。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，在當(dāng)前值小于所述期望值時(shí)執(zhí)行所述步驟C。
全文摘要
一種對(duì)環(huán)境條件傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的裝置和方法，該裝置和方法采用存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)兩個(gè)先前值，將當(dāng)前值與這兩個(gè)先前值進(jìn)行比較，并選擇兩者中的最小值和最大值。此外，還可以通過(guò)對(duì)當(dāng)前值與潔凈空氣的預(yù)期輸出值進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行處理。如果當(dāng)前值超過(guò)了預(yù)期的正常輸出值，就選擇當(dāng)前值和一個(gè)或多個(gè)先前值中的最小值。如果當(dāng)前值小于預(yù)期的正常值，則選擇當(dāng)前值和一個(gè)或多個(gè)先前值中的最大值。
文檔編號(hào)G01D1/12GK1151563SQ9610948
公開(kāi)日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1996年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月1日
發(fā)明者李D·泰斯, 弗蘭克庫(kù)斯希耶爾 申請(qǐng)人:彼特威公司