基于matlab实现传感器静态标定

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1、基于MATLAB实现传感器静态标定李叉军等:基-~MATLAB实现传惑器静态标定基于MATLAB实现传感器静态标定Stat/cCalibrationofSensorBasedonMatlab李义军谭静刘珍包晓艳(内蒙古工业大学机械学院测控系,内蒙古呼和浩特010062)摘要:本文介绍了传感器静态标定的指标及其应用Matlab语言编程的具体实例,方法及实用程序.关键词:Matlab语言;传感器;静态标定l引言Matlab语言是Mathworks公司推出的一种面向工程和科学运算,数据可视化和交互式程序设计的

2、矩阵运算语言.它集数值计算,符号运算及图形处理等强大功能于一体.它不仅具有丰富的工具箱,计算功能强大,而且具有出色的图形处理功能.Madab基本的数据单元是矩阵,可方便的解决很多数值计算问题.以下以压力传感器静态标定为例,介绍应用Matlab语言编写传感器静态标定指标的应用程序及具体实例.2传感器的静态标定传感器的静态标定指标主要有非线性度,灵敏度,滞后误差等.非线性度定义为传感器的标定曲线(由实验确定的实际工作曲线)对理论拟合直线的最大偏差B与输出满量程A的百分比,即非线性度=B×100%非线性度是以

3、一定的拟合直线作为基准直线计算的.选取不同的基准直线,得到不同的线性度数值.基准直线的确定有多种准则,这里选用最dx-"乘准则.灵敏度是测量传感器静态特性的另一项基本参数,定义为测量装置的输出与输人量变化比,即=(2)滞后误差反映了传感器的某种滞后现象.即当输人由小变大再由大变小时,对同一输人值会得到大小不同的输出值.所得到输出值的最大差值就是滞后误差,以满量程输出的百分数表示,即滞后误差=×100%3软件实现(3)以压力传感器标定为例,实现传感器标定时,采用最dx--乘法准则进行直线拟合,求其非线性度

4、,灵敏度及滞后误差,设L1矩阵存放压力传感器多次加载时实测值,L2矩阵存放压力传感器多次卸载时实测值,A为最dx-乘法系数矩阵.标定时,以多次加载,卸载的平均值作为测量值,源程序如下:meanL1=m~Rrl(L1);%求多次加载的平均值meanI_2=mean(L2);%求多次卸载的平均值L=meanL1%求meanL1的转置矩阵,将其作为测量矩阵C=AA'D=inv(C)%求逆矩阵x=DAL%由最dx'-乘法求得估计值LL=Ax%求回归值feixianxingdu=rflflx(abs(meanL1

5、一LL))/max(tm2mL1)%求非线性度lingmindu=x(2)%求灵敏度huiehenerror=max(abs(meanL1一m~L2))/max(nlax(max(L1)),Il1a)((Il1a)((L2)))%求回程误差figure(1)plot(meanL1,一)%画加载图形holdon;%保留加载曲线图形plot(meanL2,:)%画卸载图形xlabel(表压:kg/em~2)%横坐标注释ylabel(电压:mv)%纵坐标注释legend(加载,卸载)%图形的曲线注释title

6、(压力传感器加载卸载曲线)figure(2)plot(L,)%画测量值曲线holdonplot(LL)%画回归值曲线xlabel(表压:kg/em'~2)ylabel(电压:mv)legend(测量值,回归值)title(压力传感器标定曲线)4实例分析以某一压力传感器标定为例,三次加载,卸载的实测值及最dx'-乘法系数矩阵分别存于L1,L2和A矩阵中:L1=[058134198266345410485(下转第31页)吕元颍等:石油存储参数测井仪150'~,175"12--种规格,其发展趋势是向多参数,便

7、携式,多功能方向发展.本论文设计的存储式多参数测井仪是五参数测井仪,其原理框图如图1所示:待测信号先经过信号调理电路进行放大,滤波等预处理,然后由多路转换开关将信号转换到适当的位置,在此所用到的信号都是待测的模拟信号,需通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号,转换后的数字信号进入微处理器MCU进行相关的数字处理,处理完的结果存在测试数据储存模块当中,以便于保存有效的信息.在系统工作过程中,微处理器MCU(单片机)通过数据接口电路和计算机相连,并用软件来控制微处理器的工作方式.整个系统用工作状态指示

8、观察系统的全部工作情况,系统主要是利用I2C总线和单片机来工作的.4.3技术方案及可行性分析设计一个存储式多参数测井仪,具体方案如下:8路被测量信号经过信号调理电路转换为规定幅度范围的电压信号,由多路转换开关分时切换至A/D模数转换器,转化为数字量,形成信号采集编码电路,通过时序控制电路将转换结果写入测试数据储存模块,实现参数储存记录功能.工作状态指示电路可以指示信号记录器上电,待触发,采集记录,记录完成以及数据传送等状态,方便随时判别记录