labview下基于bp神经网络的温度补偿虚拟压力测量系统设计

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1、LabVIEW下基于BP神经网络的温度补偿虚拟压力测量系统设计　　摘　要：压力传感器的输入输出通常存在非线性，而且输出会因工作环境温度的改变，使其零点、灵敏度均发生漂移。为消除温度对压力传感器测量结果的影响，在LabVIEW下实现虚拟压力测量系统，并应用反向传播（BP，BackPropagation）神经网络，通过样本对网络进行训练，并将该BP网络以动态链接库的形式提供给LabVIEW调用。测试结果表明温度补偿效果非常好，同时具备传感器测量值的转换和非线性校正功能，该应用BP神经网络的虚拟压力测量系统具有很大的实用价值。　　关键词：BP神经网络；温度补偿；LabVIEW;动态链接库A

2、virtualpressuresensortemperaturecompensationsysteminLabVIEWbasedontheBPneuralnetwerk　　Abstract：Apressuresensorisgenerallycharacteristicofthenonlinearrelationbetweenitsinputandoutput.Itsoutputchangeswiththeenvironmentaltemperature,whichresultsinexcursionofitszero pointandsensitivity.Inordertoeli

3、minatesuchasituation,thepaperpresents therealizationofavirtualpressuresensortemperaturecompensationsystemin LabVIEWandtheapplicationoftheBPneuralnetworktrainedbysamplesasaDLL(DynamicLinkLibrary)fileforLabVIEWcall.Experimentalresultsshowthatthe effectoftemperaturecompensationisexcellentinadditio

4、ntothefunctionofsensorsvaluetranslationandnonlinearcalibration.ThisBPneuralnetworkbasedvirtualpressuremeasurementsystemisofwideandfactualapplicationvalue.　　Keywords：BPneuralnetwork;temperaturecompensation;LabVIEW;dynamiclinklibrary0引言　　虚拟仪器是基于计算机的仪器，它实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。目前使用最广泛的编程语言是LabVIEW

5、。LabVIEW是一种图形化的编程语言，被工业界、学术界和研究实验室所广泛接受，已成为一个标准的数据采集和仪器控制软件。　　将传感器和插入计算机的数据采集卡组成各种测量系统，以通用计算机硬件及操作系统为依托，实现各种物理量的测量功能，这种将计算机和仪器密切结合的方式是目前仪器测量领域发展的一个重要方向。然而，对于由压力传感器和数据采集卡组成的压力测量系统，因为压力传感器的输入输出存在非线性，而且压力传感器容易受到工作环境温度影响，其零点、灵敏度均随环境温度的改变而改变，表现为被测压力为零或者保持不变时，改变工作环境的温度，则压力传感器的零点或输出电压值均发生变化，这会给实际测量结果带

6、来误差。　　传统的温度补偿方法是引入热敏元件，根据温度状态修正测量电桥输出来抵消温度影响［1］，比如串接负温度系数的热敏电阻、修改电桥增益等，该方法需要增加额外的补偿电路。当前越来越多的研究是应用人工神经网络进行温度补偿［2，3］。　　鉴于以上原因，为充分利用现有微机自身资源，笔者应用BP神经网络原理，在LabVIEW环境下设计出虚拟压力传感器温度补偿系统，该补偿系统经过由用户选择的学习样本进行网络训练后，能很好地抵消温度对压力测量结果的影响。1系统组成　　为了能够对压力传感器进行温度补偿，测量系统中仅仅有压力传感器显然是不行的，必须引入反映环境温度的温度传感器，因为目前用户大都采

7、用多通道数据采集卡与压力传感器来组成主压力测量系统，所以该温度传感器的引入无需改变主压力传感器系统，只要将温度传感器与数据采集卡另一个通道连接，系统同时进行两路电压采集即可。以NIPCI6036E多功能数据采集卡为例，所组成的压力测量温度补偿系统软件设计如图1所示。　　被测压力P和环境温度T分别经过压阻式压力传感器和温度传感器及其相关电桥电路后，分别转换为电压信号UP和UT。UP和UT被PCI6036E数据采集卡采集后，在LabVIEW环境中通过NIDA