0 引言

在现有的变送器信号处理技术背景下，对于同一参数的测量（比如设备多点平均温度的测量[1-4]），其结果往往是多点测量值的平均值[5-8]。目前，多点平均值测量方面的研究成果，主要集中在通过优化资源配置以降低系统成本和通过改进测量方法以提高测量精度两个方面。比如采用高集成度和高精度的变送器[9]、优化变送器之间或者变送器与处理器之间的连接方式[10]、简化程序的编写[11]、改善在恶劣条件下整体测量滞后的难题、节省处理器的接口资源以降低系统整体设计成本等，这些成果的采用极大地促进了多点测量技术的发展。然而，当单个参数测量系统需要增加或者减少参数测量变送器的数量时，多点平均值测量系统将会面临需要重新设计的情况。而且主流的多点平均值计算方法往往是采用总线技术将各个变送器采集的数据送入独立的数据处理器进行集中运算，这样不仅会增加中间模块的成本，而且会增大系统设计的复杂程度，同时也会影响信号的处理速度。

因此，必须寻找新的统计模型来刻画非高斯杂波，并在此基础上提出新型SAR-STAP算法。在众多非高斯杂波统计建模方案中，Alpha稳定分布[7]是满足广义中心极限定理的唯一的一类分布，其概率密度具有明显的长拖尾性质，能较好地描述雷达非高斯相关杂波[8-10]。因此，本文采用Alpha稳定分布对待检测区域杂波进行建模，并提出基于分数低阶矩的新型杂波抑制算法。与原有的SAR-STAP处理算法相比，新算法能够在非高斯杂波背景中获得良好的检测性能，且具备较强的鲁棒性。本文通过仿真及多组实测数据处理结果对算法进行了验证。

针对上述问题，本文设计了一种自适应变送器电流平均值测量电路。首先，介绍了数字电位器MCP41100的结构特性；然后结合电路设计给出具体的算法，并提供了相关参数计算公式以及增减支路数量的验算方法；接下来用三路输入的实验数据进行了验证，并简述了系统的控制过程。该方法已经申请了国家发明专利[12-13]，为多点平均值测量技术提供了一种有效的实施方案。

1 MCP41100数字电位器

MCP41XXX系列器件是具有256个抽头的数字电位器，该器件包含电阻阵列、滑动开关、控制单元和16位存储器，被广泛地应用于仪器仪表和精密电压或电流控制系统中。本研究选用MCP41100低功耗256抽头数字电位器。

数字电位器MCP41100的内部简化电路如图1所示。

  

图1 MCP41100内部简化电路图Fig. 1 Internal simplified circuit diagram of MCP41100

图1中CS为片选控制端，SCK为时钟信号端，SI为数据信号端。将256个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而可以调整接入外电路的串联电阻数量。数字电位器MCP41100同时还具有关断电路的功能。

2 电流平均值测量电路设计

2.1 测量原理

图2中的数字电位器用于通断输入支路和控制其内部电阻值的大小，该控制由单片机实现，控制系统框图如图3所示。

  

图2 电流平均值测量电路Fig. 2 Average current measurement circuit

输入端流入检测电流后将输入电流转换成取样电压（V/I转换），进而判断在1～n条支路中哪些支路电流处于4～20 mA的有效范围内。假设有p条支路在此范围内，p为1～n间的整数，则不在此范围内的n-p条支路由数字电位器断开，不对其输入电流进行分流。

输入电流Ii流经取样电阻Ri转换为取样电压Vi，单片机控制单元根据取样电压V1～Vn的大小，确定输入电流I1～In中，哪些输入电流处于4～20 mA的有效范围之内。不在该范围内的输入支路，通过数字电位器断开。

在n个电流输入端中，可选择其中的任意端接入或者在原有输入端基础上增减输入端数量。在已经接入的变送器电流环路中，当有p个电流输入端的输入电流处于正常值4～20 mA范围内时，电流平均值测量电路具有自动判断有效输入和自动调整分流比例的功能，电流变送电路输出的平均值电流IOUT为该p个电流输入端输入电流的平均值。

随着新能源汽车的不断普及，公共交通工具正大规模电动化，其中新能源汽车保有量在不断上升，在相关政策的支持下，大量私人的电动汽车也走进了人们的日常生活[1]。在此大背景下，电动汽车配套的充电设施以及充电政策逐步完善。原困扰电动汽车车主的续航里程、无处充电等问题也逐步得到解决[2]。如何更好地使用电动汽车完成远距离出行是当前研究的一项重点。

2.2 V/I转换方法

调整相应的数字电位器阻值，使符合要求的p条支路通过数字电位器后的分流比例为1:（p·k），其中k为电流变送放大倍数，分流输出后由于变送电流输入端为虚地端，即与公共接地点等电位，所以各条数字电位器分流支路的分流电流在变送电流输入端相加后直接输出，通过电流放大变送器进行电流放大，从而实现了电流平均值的计算。

因原矿中含硫较高，限制了金的富集倍数，将矿石磨至-0.074 mm，再通过初步富集分离出单体金(主要包含自然金和碲金银矿)、黄铁矿(包含磁黄铁矿和黄铜矿)及脉石这三类矿物，经过分析并结合MLA检测结果，得出金在矿石中的赋存状态，见表6。

具体V/I转换方法如下：

1）若电阻电路中数字电位器Mi被断开，则

 

2）若电阻电路中数字电位器Mi没有被断开，则

 

以上两类V/I转换适用于自适应实时电流检测。

2.3 数字电位器的分流比例计算

在n个电流输入端中，有p个输入端接入了变送器电流环路且输入电流在4～20 mA范围之内，设IAVE为p个数字电位器输入电流的平均值，由于分流输出端电流ISUM为该p个输入电流值之和，则

 

电流变送器XTR115为电流放大变送器，用于放大微弱的信号电流。分流输出端电流ISUM经XTR115放大k倍后再变送输出平均值电流IOUT，即

 

由式（3）和（4）可得，数字电位器输入电流的平均值IAVE与输出平均值电流IOUT的关系为

 

即RW随着p的值以100·R的步进值变化。

当在n个电流输入端中没有输入端输入电流在4～20 mA范围之内时，单片机控制单元控制所有的数字电位器U1～Un断开电阻电路，即所有数字电位器分流支路全部开路，ISUM等于0。

2.4 Ri和RP的阻值计算

设取样电阻Ri的阻值都为固定值R，R的取值为50～200 Ω。数字电位器分流支路1～n的结构与参数一致，根据数字电位器分流支路的分流比例列出电阻参数公式，为

 

本研究中电流变送器的放大倍数k=100。

STEP1：首先将所有材料一起放入一个可以加热的容器中，然后隔水加热。STEP2：边加热边搅拌，直至固体材料全部融化。STEP3：将加热好的护手霜趁热倒入用来盛装的容器中，等到冷却凝固就可以涂抹于手上了。

选择取样电阻Ri的阻值时，需要兼顾数字电位器的阻值和抽头数。本文中数字电位器M1～Mn全部选择MCP41100，其阻值为100 kΩ，有256个抽头，则单位抽头的阻值变化为390.625 Ω，抽头电阻R0的阻值为125 Ω。下面重点讨论数字电位器的抽头数对取样电阻R的影响。

本文中,水下机器人进行清污工作过程中,当水下机器人没有发现污损时,各个机器人进行自主的决策,完成各自的路径规划和检测,而当某一个机器人首先发现污损时,其作为控制水下机器人,对任务进行划分和分配其附近区域的各个水下机器人的清污工作。清污结束后又变为自主进行决策。

1）假设选择数字电位器的抽头初始位置m=0，即电阻RW=0时，由式（6）可得

 

由此可见，数字电位器分流支路的分流比例为1:（p·k）。

选择100·R的步进值为数字电位器抽头数相差为x的阻值，即数字电位器以x个抽头位置步进，x为1～256之间的整数值，通常取8～32之间的整数，则数字电位器抽头位置m与p的关系为

 

取样电阻Ri的阻值为

 

基准电阻RP的阻值为

 

2）当选择数字电位器的抽头初始位置为m=q，且q为（0，x）中的固定整数值时，有

(4)人工智能系统：自动驾驶汽车要实现在复杂的环境或不断变化的道路上行驶，需要很强的反应能力和判断能力，这些要求对人类本身都有很大的不确定，更何况是机器。所以解决这种不确定就需要人工智能技术去深度学习。通过人类的实例，模拟各种现场情况，让人工智能自主学习并自行判断后做出正确选择。通过深度学习，自动驾驶汽车能理解和使用检测到的动态对象图，同时多任务的学习使系统能识别道路标志线、汽车以及行人，训练结果优于三个子系统独立执行。汽车人工智能不仅仅可以判断一个物体，它同时还可以看到该物体相关的事物及运动模式。

 

显然，根据上述公式，可以在一定范围内灵活设置或调整相关电阻的参数值。

以某计算期内JP柜为例对所有供应商的绩效按照上面的评价方法进行综合评价，计算结果分布情况如图1所示，平均分为82.3，方差为7.1，绩效水平得分的分布曲线近似正太分布，根据正态分布概率函数确定供应商分级标准。

2.5 增加或减少支路数验算

假设此时有p条支路电流在合理范围内被并联接入电路，则

 

此时IOUT的值为p条支路电流的平均值。

由此可见，该电路可以根据实际输入的有效工作的变送器电流支路数的增减，采用数字电位器自动调整各数字电位器分流支路的分流比例。

我使劲眨眨眼睛，马兰真的就在眼前，不过她只是静静地站在自家门内，并没向我招手，我也像根棍子似的杵在那里，没有向前挪动半步。

 

此时IOUT的值调整为p+y条支路电流的平均值。

若在此基础上增加了y条支路电流，y为- p+1到最大输入端子数之间的整数，则数字电位器增加的阻值为（即抽头位置移动了的距离），则有

另外，需要说明的是，本文为了论述方便，将每条支路的固定电阻做了统一规定，读者还可以根据实际情况自行构建更为复杂的设计方案，对此本文不再详细论述。

高中阶段，学生的学习任务日渐繁重，所以要想对学生进行语文思维的培养，需要面临较大的挑战。传统落后的应试教育观念依然存在，这使得教师的教学方法单一落后，也严重束缚着学生的思维发展。因此，在培养学生语文思维的过程中，高中语文教师自身应该坚持积极主动的态度，要具备良好的语文思维，要能够做到精心设疑和巧妙分析，从而发挥出自身的教学引导作用，帮助学生实现思维领域的拓展。教师要转变教学观念，以新型教学理念为指导，不断研究如何在教学中渗透对学生语文思维的培养，营造良好的教学氛围，这样才能促进学生的语文思维不断得到锻炼和发展。

3 控制流程

本研究设计的电流平均值测量电路如图2所示，电路中有n条数字电位器分流支路1～n，其中n为大于等于2的整数。I1～In为输入电流；V1～Vn为取样电压；M1～Mn为n个结构与参数均相同的数字电位器，其内部电阻由可调电阻RW和抽头电阻R0构成；Ri为取样电阻，其中i为整数，且1≤i≤n（即n个输入端中的有效输入端）；RP为基准电阻。电阻Ra的作用是降低此时变送电流输入端的输入阻抗。由于变送电流输入端为虚地端，所以电阻Ra上没有电流流过。

  

图3 控制系统框图Fig. 3 Control system block diagram

图3中，单片机主要用来检测并判断输入电流值是否在给定范围内，以及调整数字电位器的阻值，其控制流程如图4所示。

  

图4 单片机控制流程图Fig. 4 Flow chart of single chip computer control

4 实验验证

针对上述电路设计原理，本文制作了一个三路输入的电流平均值测量电路来进行验证。单片机选择了MSP430G2553开发板，电流变送器选择XTR115，其理论放大倍数为k=100，实验中测得其实际放大倍数为99.2。

她不忍打扰这个美好，在门口站了许久，直到老何起身倒茶看见她。他站在柔柔的光里，对她一笑，露出很白的牙，透着憨厚。

采用3个数字电位器MCP41100，分别编号为M1、M2和M3，选择100·R的步进值为相差16个抽头的阻值，抽头初始位置m=0，其内部电阻由可调电阻RW和抽头电阻R0构成，实际测得M1～M3的抽头电阻R0分别为124.8, 123.2, 124.1 Ω。

为了增加测量数据的精确性，Ri和Rp均采用精度为1%的金属膜电阻，另外准备了电阻率为0.48±0.03的康铜6J40来调整电阻值。

理论上取样电阻Ri的阻值为62.5 Ω，实验中Ri由62 Ω的金属膜电阻串联一段0.5 Ω的康铜丝构成。

全区3.6万余亩樱桃中，“黑珍珠”品种达到近3.35万亩，玛瑙红和黄灯笼2个品种仅占约7%，品种过于单一。如遇樱桃褐斑病和根癌病等绝对优势病害爆发性发生，危害较重，很难有效及时地进行防治，易造成绝收和植株死亡，会给种植户带来极大损失[3]。另外，由于品种结构过于单一，导致成熟期集中，市场供应品种单一，加之樱桃果实不耐贮藏，且成熟期温度较高，采后处理设施滞后，如果成熟期遇雨，极易造成采前裂果、烂果和落果，产量损失严重。这都将给种植户销售樱桃带来巨大压力，也严重限制乌当樱桃走出去的步伐。

根据式（10）计算得对应的三路基准电阻RP分别为6 012.7, 6 014.3, 6 013.4 Ω，实验中RP均由5.9,11 Ω金属膜电阻和康铜丝电阻串联构成。

三路有效输入实验结果见表1。其中I1、I2、I3分别为3个输入端子的输入电流，IA为其平均值，IOUT为电流平均值测量电路的输出值。

 

表1 三路有效输入实验结果Table 1 Experimental results of three-way effective inputsmA

  

I1 6.1 10.4 15.2 18.4 I2I3IA 6.3 10.7 15.5 18.9 5.9 10.1 14.9 18.1 6.1 10.4 15.2 18.5 IOUT 6.1 10.4 15.2 18.4

当设置I3电流为1 mA时，由于不在4～20 mA范围内，此时单片机控制数字电位器断开第3条输入支路，只有I1和I2二路有效输入电流，二路有效输入实验结果见表2。

学生在参与实习的过程中，通常难以得到有效的管理，因此学校应当通过信息交流平台，为学生提供更为有效的管理服务。例如，实习教师可通过微信平台，组建实习生管理群。微信是当下学生最为常用的交流工具，通过微信进行日常交流，是较为便捷的管理方式。其次，教师可在教学APP中增设签到功能，通过该功能，学生的考勤情况将被教师及时掌握，学生的工作状态也将得到保障。再有，教师可利用手机QQ，为学生建立学习平台。QQ的文件传输能力较强，利用该系统，学生将获得大量的知识信息。在应用中教师可及时将数据库内的教学视频发至QQ平台，学生通过简短的学习通常可回忆起以往的教学内容，其面临的理论问题也将得到解决。

 

表2 二路有效输入实验结果Table 2 Experimental results of two-way effective inputsmA

  

I1 6.1 10.4 15.2 18.4 I2IA 6.3 10.7 15.5 18.9 I31111 6.2 7.0 15.4 12.4 IOUT 6.2 7.0 15.3 12.4

由表2所示实验数据可以看出，该电路的仿真结果与平均值计算结果基本一致，因此该电路设计方案可行，且数据准确，是一种较为理想的自适应多点平均值测量方案。

5 结语

所提出的电流平均值测量电路能够判断输入电流大小是否在仪器仪表信号电流（4～20 mA）的有效范围之内，并且能够直接得出多路有效输入电流的平均值，输入端子数量可以是最大输入端子数之内的任意值，且可以任意选择输入端接入或者增减输入端子数量输入。电路具有方便灵活、响应快速、实用性强等优点，适用于多点测量平均值领域[14]输出巡回测量和监控的场合。

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