模型化測量概述

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

這是因?yàn)槿藗儾粌H要求得到測量結(jié)果?還要求對測量結(jié)果進(jìn)行綜 合評價?即對被測的重量和力值進(jìn) 行狀態(tài)估計、診斷或趨勢分析。人 們實(shí)際面對的?常常是需要實(shí)時測 量的、多變量的動態(tài)過程或系統(tǒng)。

所以?僅僅采用傳統(tǒng)的測量方法及數(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?以實(shí)現(xiàn)智能化測量。 智能稱重測力儀器與微機(jī)化稱 重測力儀器的顯著區(qū)別?就在于智 能儀器中無論是學(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)成的知識層?在這個層面上?需 要學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?獲取與記憶知識?推 理、判斷與解決問題。

例如需要進(jìn) 行自動補(bǔ)償、自動校準(zhǔn)、自選量程、 自尋故障、雙向通信以及適應(yīng)外界 環(huán)境等。具有這樣能力的測量?方 可稱作是智能化測量。 事實(shí)上?利用數(shù)學(xué)模型或模型 化測量的稱重測力方法是很有前途 的。它把測量視為一個過程?把計 量儀器視為一個系統(tǒng)。

根據(jù)事先掌 握的信息即先驗(yàn)知識?以及實(shí)驗(yàn)獲 得的數(shù)據(jù)即后驗(yàn)知識?利用系統(tǒng)辨 識來建立計量儀器的數(shù)學(xué)模型?并 通過相應(yīng)的算法來處理數(shù)據(jù)和全面 地描述儀器?從而對其性能進(jìn)行狀 態(tài)估計?或通過軟件來改善計量儀 器的硬件環(huán)境。模型化測量為解決日趨復(fù)雜的 動態(tài)測量問題開辟了一條新路。例 如?稱重系統(tǒng)采用二階系統(tǒng)的自回 歸滑動平均模型?借助于這個模型 和遞推的Z小二乘法即 RLS?即可 由極短的稱重階躍響應(yīng)?估計出模 型參數(shù)和被稱的重量。

仿真計算表 明?在輸入端有白噪聲干擾時?可用 RLS 估計出重量。該法要求的測量 時間很短?通常不超過一個振蕩周 期即可得到良好的結(jié)果。 在微機(jī)化稱重測力儀器中?目前 也有引入知識模型而構(gòu)成專家系統(tǒng)? 即把優(yōu)秀的稱重測力專家的思維過 程固化到測量程序的軟件中?與計算 機(jī)修正程序結(jié)合起來?進(jìn)而提高計量 儀器的測試能力和故障檢測能力。 由此可見?測量軟件對于稱重測力技 術(shù)未來發(fā)展的意義不可低估。