数字传感器非线性校正方法研究

《数字传感器非线性校正方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2009年第4期工业仪表与自动化装置-15·数字传感器非线性校正方法研究孙鹏(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨150027)摘要：针对数字型传感器一石英晶体温度传感器的非线性校正设计了几种方法，通过实验分析了这几种方法的优缺点和可行性。结果证明，综合传感器的特性、精度要求、软件实现的复杂程度等几方面因素，同时采用两种或两种以上方法，能够达到理想校正效果。关键词：石英晶体传感器；非线性校正；频率一温度特性中图分类号：TB115文献标志码：A文章编号：1000—0682(2009)04—0015—03Methodstudyofnon——linearcorrectionindigita

2、lsensorSUNPeng(CollegeofElectricalandInformationEngineering，HeilongiiangScienceandTechnologyInstitute，Harbin150027，China)Abstract：Theauthordesignedseveraltestmethodsaccordingtonon—linearcorrectionindigitalsensor，analyzedadvantageanddisadvantagesofthem．Theresultsshowedthatidealnon—linearcorrec—tio

3、ncouldbeattainedbyusingtwoandmoremethodsatthesametime，basingonmanyfactorsofsensor，characteristic，precisionrequirementanddifficultyofsoftwarerealization．Keywords：qua~zcrystalsensor；non—linearcorection；~equency—temperaturecharacteristics式(2)中厂分别为温度t、t。时传感器的振荡频0引言率；、t。分别为测试温度和基准温度；¨、、石英晶体一般用于振荡器，其频率

4、稳定性比一为一阶、二阶、三阶频率温度系数。般压电元件优越，因此广泛地用于通信、计算机振荡可见石英晶体温度传感器输出信号为频率信元件或时钟信号源。石英晶体的切割方式不同，其号，属于数字型传感器，它的信号经过处理可用于精频率变化率Af／f与温度的关系不同。Y、LC切割方密温度测量或温度标准。因为频率信号在远距离传式时Af／f对温度变化的影响较大，这种切割方式适输时不易产生误差，所以也可用于井下温度检测、危于做温度传感器。实验表明在一200～+200qC温险作业区的温度遥测等。度范围内，任何一种石英谐振器的频率一温度特性大多数传感器输人和输出之间呈非线性关系，-厂(t)，可以足够精确地表示成展

5、开式从式(2)可见石英温度传感器也不例外。为使传感At)=+c_％)(1)器在检测过程中灵敏度保持一致，便于分析处理和直接显示、提高测量精度，必须对非线性进行校正，式中为t。时的晶体谐振频率；系数i：使之线性化。校正可通过硬件和软件的方法进行，但硬件的方法一般线路复杂，很难达到预期效果；用称为n阶频率温度系数，因此式(1)可以改写软件实现不需附加硬件，故障点少，可选择的方法有为：很多，另外频率信号也易于用软件处理。因此，该文f=fo[1+”(t—to)+(t—to)+(t—将主要分析适用于石英晶体温度传感器特性非线性t。)](2)校正的软件实现方法。查表法和线性插值法是传感器非线性处理的

6、常收稿日期：2008—09—18规方法。当传感器的特性和参数比较复杂时采用查基金项目：黑龙江科技学院科技基金资助项目(07—07)表比较理想，但表格数据会占用较大的内存空间，并作者简介：孙鹏(1973)，女，山东莱州人，哈尔滨工业大学仪器科学与技术专业硕士毕业，现为黑龙江科技学院电气与信息工程且处理这些数据也会花费许多时间；线性插值法是学院讲师，研究方向为过程控制、自动化仪表。用直线逼近传感器的特性曲线，如果传感器的特性·l6·工业仪表与自动化装置2009年第4期曲线曲率太大，用这种方法的误差就会增大。从式为步长时误差在0．5cc左右，不能满足石英晶体传(2)可见，石英晶体传感器的特性有

7、一定非线性，特感器高精度测量的要求。若减小步长，制表的工作性并不复杂，所以单纯采用以上两种方法都不理想。量就会增加，采用这种方法就不够理想。以下是几种在实验中尝试采用的校正方法。2函数近似法1表格插补法这种方法是采用高次幂的函数代替传感器的特表1为在实验室环境下，测得石英晶体温度传性。在求得各次幂的系数后，把系数代入函数计算感器输出频率值与被测温度值之间的对应关系表。即可求得温度值。假设传感器的特性曲线通过n个表1温度传感器输出频率