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力学堂第四课——分辨率

发布时间：

2024-04-12 17:30

来源：

华力创科学

力学堂开课啦！今天我们来讲一讲力传感器的一个重要参数——分辨率。

 

Part1 分辨率

 

图片有分辨率的说法，高分辨率的图片看起来更清晰。那么，力的分辨率怎么理解呢？

 

Part2 什么是力的分辨率呢？

 

力传感器的信号采集是指将传感器输出的模拟信号转换为数字信号的过程。在这个过程中，需要使用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，以便后续处理和分析。分辨率表示模拟信号转换为数字信号后的位数。它直接决定了ADC的量化电平，即ADC能分辨的最小模拟信号电平值。分辨率越高，传感器越灵敏，可感受到的最小力值越小。

Part3 分辨率怎么计算呢？

 

通过分辨率，我们就可以计算出力传感器的最小可识别变化量哦

举个例子

假设量程为0~100N的力传感器，并假设其输出范围为2V~4V，如果系统采用的是4位分辨率，那么我们来算算他的最小可识别量吧。

1.模拟量输出2V时，受力为0N，设置A/D转换器输出数字信号为 0000（4位2进制）；

2.模拟量输出4V时，受力为100N，设置A/D转换器输出数字信号为 1111；

3.二进制中0000 到 1111一共有=16个数，也就是16-1=15个“小格”，每小格对应2/15=0.133V，对应（100-0）/15=6.6667N；

4.二进制中0000下一个数是0001，其对应的受力为6.667N；当传感器被施以0~6.667（不包括6.6667）之间的力时，输出0000，表示0N；当传感器被施以6.667~13.33（不包括13.33）之间的力时，输出0001，表示受到13.33N；以此类推。

 

Part4 采集方式对分辨率的影响

 

01 在真实使用过程中，力感知的分辨率并不只由力觉传感器本体的分辨率决定，也受到采集方式分辨率的影响。如果想要保证整体系统力感知的分辨率，那么在使用过程中系统采集方式的分辨率就需要不小于力传感器输出的分辨率。

 

02 当力传感器输出模拟信号时，系统直接采集力传感器输出的电压/电流信号，此时系统所使用模数转换模块（ADC）的位数，决定了系统可以采集的最小电压/电流信号的大小。

 

03 当力传感器输出数字信号时，系统通过通讯协议采集力传感器推送的力觉信息，此时系统分配给力觉信息的字节数，决定了系统可读出力信息的最小值。

 

04 不论是模拟/数字信号，只有系统采集的分辨率不低于传感器输出力信号的分辨率，才能保证“不委屈“力传感器的高性能。

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