函数拟合法力数字传感器的非线性和温度补偿.pdf

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1、16传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)02-0016-03函数拟合法力数字传感器的非线性和温度补偿江东，单薏，刘绪坤，王德玉(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：针对力数字传感器存在的分散性、非线性和温度特性问题，通过软件进行补偿。分析了力数字传感器的非线性特性，采用三次样条插值获得被测重力和输出频率的函数关系，将测量得到的输出频率通过三次样条插值计算得到被测

2、重力。对于力数字传感器的温度特性，建立了分段三次插值函数，利用反函数得到不同温度下输出频率与被测重力的函数关系。将温度和频率量作为自变量，通过分段三次插值函数计算得到被测重力。函数拟合法实现力数字传感器的非线性和温度补偿使所需数据量减少。实测表明：该方法的测量精度高，非线性和温度补偿后的最大引用误差为0．5％，满足实际工程的需要。关键词：分散性；非线性；温度补偿；函数拟合中图分类号：TU352．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)O2-0016-03Functionfittingmethodfornon-l

3、inearandtemperature·‘n^'···’compensation0ItorcedigitalSensorJIANGDong，SHANYi，LIUXu—kun，WANGDe—yu(CollegeofElectrical＆ElectronicEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract：Aimingatproblemsofdispersion，nonlinearandtemperaturecharacte

4、risticsofforcedigitalsensor，softwareisusedtocompensate．Thenonlinearcharacteristicsofforcedigitalsensorareanalyzed．Functionrelationshipbetweengravityandoutputfrequencyisobtainedbycubicsplineinterpolation，themeasuredoutputfrequencyisusedtocalculatethemeasuredgravity．T

5、emperaturecharacteristicsofforcedigitalsensorpiecewisecubicinterpolationfunctionisestablished，andfunctionrelationshipbetweenoutputfrequencyandmeasuredgravityatdifferenttemperaturesisobtainedbyinversefunction．Thetemperatureandfrequencyisusedasindependentvariable，meas

6、uredgravitiesisobtainedbycalculatingpiecewisecubicinterpolationfunction．Thismethodgreatlyreducesamountofdataneeded．Experimentalresultsshowthatthemeasurementprecisionofthismethodishigher．themaximumreferenceerroris5％。afternon-linearandtemperaturecompensation．whichmeet

7、stheneedsofpracticalengineering．Keywords：dispersion；nonlinear；temperaturecompensation；functionfitting0引言成本高，且电路复杂，调节困难，效果也不是很好，因此，一力数字传感器可直接输出频率信号，极大方便了用户般较少采用；软件非线性补偿方法采用线性化最小二乘法的使用。目前，直接输出数字量的z型力传感器属于半导实现补偿，但该方法误差较大，无法满足实际需要。体器件，具有分散性、非线性和温度特性J，其输出频率传统温度补偿方法，一般采用查

8、表方法，欲达到精度要求往和被测重力具有固定的关系，亦即具有可重复测量的特性，往表格数据量极大，不方便实际运用。该特性使软件补偿具有可行性。不同的力敏感元件输本文采用三次样条插值方法实现非线性补偿“J，该出频率与所测重力关系一般并不相同，且一般呈非线性关方法精度高于最小二乘法线