传感器实验数据的处理方法探究-论文.pdf

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1、第30卷第8期(下)赤峰学院学报(自然科学版)V0l

2、3ONO．82014年8月JournalofChifengUniversity(NaturalScienceEdition)Aug．2014传感器实验数据的处理方法探究孙福玉，曹万苍，王中文(1．赤峰学院，内蒙古赤峰024000；2．吉林省公主岭市范家屯第一中学，吉林四平136100)摘要：传感器实验中，经常需要通过实验数据求出传感器的特性指标，本文if,1用MATLAB的GUI功能，通过对GUI开发环境中回调函数的编程，设计了基于GUI的传感器实验数据处理界面，展示

3、了方便灵活的参数输入和动态仿真结果的输出，开发设计出了具有良好交互式界面的传感器实验数据处理系统，可应用于所有传感器实验的数据处理．关键词：传感器；非线性误差；灵敏度；GUI中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1673—26OX(2叭4)08—0013—021引言传感器的满量程输出值．传感器通常把非电量转化为电量，它就相当于2-2传感器的灵敏度我们的五官，可感知温度、压力、高度、速度、光强等传感器的灵敏度指传感器灵敏的程度，其定义各种外界因素的变化，并把这种变化转化为较容易为传感器的输出量增量AY与传感器的输入

4、量增处理的电压信号，电压信号送人单片机、FPGA、量Ax的比值，传感器的灵敏度可用公式(2)计算，CPLD或ARM等处理器进行处理后，即可完成自通常情况下，我们希望传感器的灵敏度越大越好．动控制、数字显示、报警等工作．从中学到大学，在对于线性传感器，其灵敏度就是输入输出特性曲线物理学中我们接触了很多传感器，如光敏管、压阻的斜率．片、差动变压器等等，在涉及到传感器的实验中，经s=(2)常需要通过实验数据求出传感器的特性指标，而这为了根据公式(1)和公式(2)计算传感器的非种特性指标的求解过程非常繁琐，需要花费学生大线性误差

5、和灵敏度，需要使用最小二乘法，公式(3)量的时间和精力，本文给出了一种基于MATLAB至公式(5)为最小二乘法的计算公式．的GUI处理方法，可以非常容易的解决这个问题．yl=a+bxl+e~2传感器的两个重要特性y2=a+bx2+822．1传感器的非线性误差A人(3)传感器的非线性误差是传感器的一个重要指y=a+bxn+8标，传感器的输出随输入的变化而变化，对于使用公式(3)中X为传感器实验的n次输入，Y为者而言，自然希望这种变化是线性的，我们称之为传感器实验的n次输出．输人输出特性曲线为一条直线，但由于种种原因，实际的

6、传感器总是非线性的，使用者于是就希望传el=yl-(a+bx1)82=y2-(a+bx2)感器的非线性越小越好，比如对于由压力传感器做AA(4)成的电子秤，放上1Kg它显示1Kg，放上2Kg它显示了2．5Kg，可以说它的非线性误差太大了，这样8=y一(a+bxn)公式(3)和公式(4)中，￡为传感器1次实验的的电子秤是无法使用的．误差．非线性误差通常指的是相对误差，可以用公式(1)进行计算：∑￡i=∑b一(a+bx]～％(1)警-o，=0上式中△LMAx为最大非线性绝对误差，Y兀．为—2E[yi-(a+bxi)]=0-2

7、E[yi-(a+bxi)Ixi=0(5)pa：二xj：Y一_bs=p(：，1)；s=abs(s)yl=polyval(p，x0)b=糌=ll=abs(yO--y1)公式(3)至公式(5)中a为输入输出特性曲线12=max(11)的截距，b为输入输出特性曲线的斜率，b值即为传y2=abs(y0)感器的灵敏度Stn次实验中最大的8值就是yfs=max(y2)△L也就是最大非线性绝对误差的值．rl=12．3传感器实验数据的GUl处理方法plot(xO，yO，’ro’，x，Y，’k一’)；GUI是GraphicalUserInt

8、erfacesDevelopmentlegend(’x0-y0','x-y’)Environment的一个缩写，意为图形用户界面开发set(handles．S，’string’，s)环境，简称GUI，GUI是MATLAB的一个子窗口，set(handles．rl，’string’，r1)它具有非常强大的功能，其优点是方便灵活的参数(5)运行M—file，出现传感器实验数据处理的输人，以及动态仿真的结果输出．GUI图形窗口如图一所示，在原始数据处的两个动态可采用下列步骤设计传感器实验数据处理的文本框中输入传感器输入和输出实

9、验数据，点击GUI界面：PushButtor按钮控件，即可在另外两个动态文本框(1)启动MATLAB，点击file菜单，选中GUIDE中看到实验数据的处理结果，即程序执行后输出的传子窗口选项，打开GUI的布局编辑器窗口．感器的灵敏度和传感器的非线性误差，同时我们在坐(2)如图一传感器实验数据处理的GUI图形窗标轴控件