傳感器的非線性補(bǔ)償.ppt

1、6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,造成非線性的原因主要有兩個(gè)： (1)許多傳感器的轉(zhuǎn)換原理是非線性，例如溫度測(cè)量時(shí)，熱電阻的阻值與溫度、熱電偶的電動(dòng)勢(shì)與溫度都是非線性關(guān)系；流量測(cè)量時(shí)，孔板輸出的差壓信號(hào)與流量輸入信號(hào)之間也是非線性關(guān)系。,(2)采用的測(cè)量電路也是非線性的，例如，測(cè)量熱電阻用四臂電橋，電阻的變化引起電橋失去平衡，此時(shí)輸出電壓與電阻之間的關(guān)系為非線性。,6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,對(duì)于這類問(wèn)題的解決，在模擬量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，一般采用三種方法：縮小測(cè)量范圍，并取近似值；采用非線性的指示刻度；增加非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)(亦稱線性化器)。,增加非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)的方法有：硬件電路的補(bǔ)償方法，通常是采用模擬電路

2、、數(shù)字電路，如二極管陣列開方器，各種對(duì)數(shù)、指數(shù)、三角函數(shù)運(yùn)算放大器等數(shù)字控制分段校正、非線性AD轉(zhuǎn)換等。微機(jī)軟件的補(bǔ)償方法，利用微機(jī)的運(yùn)算功能可以很方便地對(duì)一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。,6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,軟件補(bǔ)償方法：計(jì)算法和查表法,1.計(jì)算法。當(dāng)輸出電信號(hào)與傳感器的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達(dá)式時(shí)，就可采用計(jì)算法進(jìn)行非線性補(bǔ)償。即在軟件中編制一段完成數(shù)字表達(dá)式計(jì)算的程序，被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)采樣、濾波和標(biāo)度變換后直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后的數(shù)值即為經(jīng)過(guò)線性化處理的輸出參數(shù)。,2查表法。在機(jī)電一體化測(cè)控系統(tǒng)中，有些參數(shù)的計(jì)算是非常復(fù)雜的，如一些非線性參數(shù)，它們不是用一般算術(shù)運(yùn)算就可以

3、算出來(lái)的，而需要涉及到指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)、積分以及微分等運(yùn)算，所有這些運(yùn)算用匯編語(yǔ)言編寫程序都比較復(fù)雜，有些甚至無(wú)法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。為了解決這些問(wèn)題，可以采用查表法。,6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,代數(shù)插值法：以多項(xiàng)式作為插值函數(shù)，因而又稱為多項(xiàng)式插值法。采用這種方法進(jìn)行非線性補(bǔ)償時(shí)，首先需根據(jù)傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)建立插值多項(xiàng)式。,設(shè)傳感器的輸入信號(hào)為y，輸出信號(hào)為x (x也就是被計(jì)算機(jī)采人的數(shù)據(jù))，輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系為y=f(x)，通過(guò)標(biāo)定到對(duì)應(yīng)于n+1個(gè)相異的輸出值 的傳感器輸入值 ，設(shè)法用一個(gè)多項(xiàng)式 去逼近 ，并使 ，則 稱為 的插值多項(xiàng)式， 稱為插值節(jié)點(diǎn)。在 確定后，可根據(jù)傳感器的輸出

4、值x，用 代替 去計(jì)算傳感器的輸入值y，從而實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償。可見(jiàn)，代數(shù)插值法的關(guān)鍵是確定插值多項(xiàng)式 。,設(shè) 是次數(shù)不超過(guò)n的代數(shù)多項(xiàng)式，即,6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,由于 處應(yīng) 滿足 ，則將 帶入上式可得關(guān)于系數(shù) 的n+1元一次方程。,解此方程組，可得到n+1個(gè)系 ，從而可得到插值多項(xiàng)式,6.5傳感器的非線性補(bǔ)償,為了便于計(jì)算，實(shí)際中最常用的是線性多項(xiàng)式插值方法，這時(shí)，n=1，多項(xiàng)式變?yōu)?采用線性插值方法，相當(dāng)于在傳感器的兩個(gè)相鄰標(biāo)定點(diǎn) 和 之間用直線相連，在區(qū)間 內(nèi)用 代替 去計(jì)算傳感器的輸入值y。若傳感器有n+1個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，則可建立n個(gè)區(qū)間(區(qū)間長(zhǎng)度可相等，也可不等)，各區(qū)間上的線性插值多項(xiàng)式為,式中,在采用線性插值法對(duì)傳感器的非線性進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)先根據(jù)傳感器的標(biāo)定值按式(6-70)、式(6-71)求出系數(shù) ，然后將 做成表格，編在程序里。程序運(yùn)行時(shí)，先判斷采樣值x位于哪個(gè)區(qū)間，然