[发明专利]一种传感器弱信号数据采集方法及装置

说明书

本发明公开了一种传感器弱信号数据采集方法及装置，由于传感器采集到的电信号是按数据包进行分段传输，通过将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号计算电信号的差分阈值去噪，并动态调整差分阈值，能够在强干扰的环境中的传感器进行采集弱的电信号时，能够动态调整差分阈值，能对前一个差分阈值进行修正，使其与电信号真实值贴近；使算法具有很好的鲁棒性，容错能力强，能够使强干扰的环境中采集的数据准确，适合低速嵌入式微处理器的传感器对信号的连续采集。

技术领域

本公开涉及传感器数据采集技术领域，具体涉及一种传感器弱信号数据采集方法及装置。

背景技术

在采用低速嵌入式的传感器在有强干扰的环境采集数据时，由于传感器本身的原因和信号源很弱，且强干扰的环境会产生各异的信号强度、频率和波形的电流、电场和磁场对传感器进行干扰，这些电磁场会对传感器的正常工作产生极大的影响，尤其是传感器的微处理器C8051F300或S3C44B0因为需要长时间的持续监测，从而运行在几十MHz下，极易受到干扰而导致采集到的弱信号的不稳定，可能的噪声来源有：1、基线漂移，低频干扰信号，频率范围为0.15～0.3Hz，波形为正弦波曲线，基线漂移主要是外部震动引起；2、运动伪迹：由于监测对象或传感器由于某种形式的物理位移会导致传感器中电极的移动产生的跃变干扰，持续时间可达100～500ms；3、工频干扰：主要来源于电源磁场作用于监测对象和传感器之间的环形电路所致，频率成分包含50Hz的基波及其各次谐波。波形为正弦波的叠加。

因此，在弱信号数据采集过程中，来自震动干扰、位移干扰和工频干扰等都会使传感器的信噪比下降，甚至会完全覆盖所需要采集的弱信号，严重影响传感器采集后对弱信号的进一步分析和处理。为了过滤弱信号中的各种噪声，现有的方法主要有：平均滤波、频域滤波、自适应滤波以及最新出现的小波滤波等，这些方法但是都不适合采用低速嵌入式微处理器的传感器对信号的采集，例如采用嵌入式微处理器MCF5307的ST-03A型甲烷传感器，嵌入式单片机STM32F101R8T6的加速度传感器、采用嵌入式微处理器S3C44B0X的各种型号的温度传感器和采用嵌入式微处理器S3C44B0X的气体传感器。

发明内容

本公开提供一种传感器弱信号数据采集方法及装置，由于传感器采集到的电信号是按数据包进行分段传输，通过将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号计算电信号的差分阈值去噪，并动态调整差分阈值，能够在强干扰的环境中的传感器进行采集弱的电信号时，能够动态调整差分阈值，能对前一个差分阈值进行修正，使其与电信号真实值贴近。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种传感器弱信号数据采集方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号；

步骤2，根据差分信号计算电信号的差分阈值；

步骤3，根据差分阈值定位二阶差分极小值点；

步骤4，去除极小值点的位置中的噪声得到去噪极小值点位置；

步骤5，按照去噪极小值点位置定位电信号中的波峰值；

步骤6，动态调整差分阈值。

进一步地，在步骤1中，将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号的方法为：