文档介绍：自补偿型传感器论文
智能传感器论文
自补偿型传感器
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一、引言
带有自补偿技术的传感器是智能传感器中的一种,目前国内外学者普遍认为,智能传感器是由传统的传感器和微处理器(或微计算机)相结合而构成的,它充分利用微处理器的计算和存储能力,对传感器的数据进行处理,并能对它的内部行为进行调节,使采集的数据最佳。智能传感器相对于传统传感器具有如下特点:
。通过软件对传感器的非线性、温度漂移、时间漂移、响应时间等进行自动补偿。
。操作者输入零值或某一标准量值后,自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准。
。接通电源后,可对传感器进行自检,检查传感器各部分是否正常,并可诊断发生故障的部件。
。可以根据智能传感器内部的程序,自动处理数据,如进行统计处理,剔除异常值等。
。微处理器和基本传感器之间构成闭环,微处理机不但接收、处理传感器的数据,还可将信息反馈至传感器,对测量过程进行调节和控制。
。
。输出数字信号,可方便地和计算机或接口总线相连。本论文主要讨论的是自补偿技术,传感器的自补偿技术主要是为了消除因工作条件、环境参数发生变化后引起系统特性的漂移,如温度变化引起的零点漂移、灵敏度温度漂移等。另外一个重要目的是改善传感器系统的动态特性,使其频率响应特性向更高或更低频段扩展。
通过自补偿技术可改善传感器系统的动态性能,使其频率响应向更高或更低频段扩展。在不能进行完善的实时自校准的情况下,可采用补偿法消除因工作条件、环境参数发生变化后引起系统特性的漂移,如零点漂移、灵敏度温度漂移等。自补偿与信息融合技术有一定程度的交叠,信息融合有更深更广的内涵。
二、自补偿技术的原理
常用的补偿技术有温度补偿,频率补偿,本论文主要讨论温度补偿。温度是传感器系统最主要的干扰量,在经典传感器种主要采用结构对称(机械结构对称、电路结构对称)来消除其影响,在智能传感器的初级形式中,也有采用硬件电路来实现补偿的,但补偿效果不能满足实际测量的要求。在传感器与微处理器/微计算机相结合的智能传感器系统中,则是采用监测补偿法,它是通过对干扰量的监测再由软件来实现补偿的。
一般情况下,对应不同的工作温度,传感器有不同的输入(Y)-输出(U)特性。如果能够确定工作温度为T时相应的Y-U特性,并按其反非线性特性读取被测量,Y就从原理上就能消除温度引入的误差。但通过标定实验只能在有限数量的几个温度值条件下标定输入-输出特性,而在
前面可知输入Y与输出U之间通常存在非线性,可以利用分段插值线性插值法确定在工作温度范围内非标定条件下任一温度T状态的输入(Y)-输出(U)特性。具体步骤如下:
1)进行标定实验,获得不同温度下的实验数据
设在不同温度Ti(i?1,2,?,k)下测得下列数值:
T1,T2,?,T?Tk
y10,y11,y1m,yk0,yk1,?ykm
u10,u11,u1m,uk0,uk1,?ukm
式中 yij—温度Ti时第j次输入传感器的被测物理量;
uij—温度Ti时第j次测得的传感器输出电压。
2)确定不同温度下的输入输出拟合多项式系数,获得拟合曲线
将不同工