第8章传感器的补偿和抗干扰技术
第8章 霍尔传感器培训教材
Icm (8b-121A ) dT/
将上式及RH=μρ代入式(8-6)，得到霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压，
即：
UHm(1 2b 8-B 122A)T/d
上式说明，在同样磁场强度、相同尺寸和相等功耗下，不同材料元件输出霍尔电压仅仅
取决于，即材料本身的性质。
根据式(8-12)，选择霍尔元件的材料时，为提高霍尔灵敏度，要求材料的RH和μρ1/2尽可 能地大。
式中，ρ为霍尔元件的电阻率。
(8-P9i )I2RI2
l
bd
设霍尔元件允许的最大温升为ΔT，相应的最大允许控制电流为Icm时，在单位时间内通过 霍尔元件表面逸散的热量应等于霍尔元件的最大功耗，即
Pm(8Ic2-m 1b0l)d2Al bT
式中，A为散热系数W/(m2C)。上式中的2lb表示霍尔片的上、下表面积之和，式中忽略 了通过侧面积逸散的热量。这样，由上式便可得出通过霍尔元件的最大允许控制电流为
式中，UHt为温度为t时的霍尔电压；UH0为0时的霍尔电压；Rvt为温度为t时的输出电阻； Rv0为０时的输出电阻。负载RL上的电压UL为
UL=[UH0(1+αt) ] RL/[Rv0(1+βt)+RL]
(8-15)
为使UL不随温度变化，可对式(8-15)求导数并使其等于零，可得
RL/Rv0≈β/α.1≈β/α
8.1 霍尔效应与霍尔元件
8.1.1 霍尔效应
在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直
的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年 发现的。产生的电势差称为霍尔电压。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。见图 8.1.1，半导体材料的长、宽、厚分别为l、ｂ和ｄ。在与ｘ轴相垂直的两个端面ｃ和ｄ上 做两个金属电极，称为控制电极。在控制电极上外加一电压ｕ，材料中便形成一个沿ｘ方 向流动的电流Ｉ，称为控制电流。
第八章 检测技术的基础——霍尔传感器
施密特触发器,输出电路所 构成。 放大器采用差分式，利于
抗干扰； 施密特触发器是常用的限位
电平翻转的电路； 输出电路采用集电极开路方式(2,
3脚）。
2.线性集成块
放大器采用三运放组成精密电桥放大器，具有强大的抗干扰 能力。考虑到需要线性输出，有的器件内部安排了线性补偿电路。
角位移
3
2
1
7—14 角位移测量仪结构示意图
1—极靴 2—霍尔器件 3—励磁线圈
角度和电势变化正比，但不是线性，必须采用特定形状的磁极
位移
在磁场强度相同而极性相反的两个磁铁气隙中放置一 个霍尔元件。当元件的控制电流I恒定不变时，霍尔电 势方V 向H的与变磁化感梯应度强d度B dBx成为正一比常。数若则磁当场霍在尔一元定件范沿围x内方沿向x 移动时，VH 的变化为:
三.霍尔片的电路补偿
1.不等位电势的补偿:
不对称电路简单，而对称补偿的温度稳定性要好些
2.温度补偿
霍尔元件一般为半导体材料制成,许多参数都会受到温度的影响.例如迁移率、电 阻率都受到温度变化而明显变化。由此引起灵敏度,输入电阻,输出电阻都发 生相应变化.为了保证测量精度,有必要采取补偿措施。
（1）恒流源分压电阻法:
霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的悍上两对电极 引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端）
霍尔元件实测
演示视频
二、霍尔片的主要技术指标
1.额定激励电流IH:
霍尔元件温升10C所焦耳热W.
Wj
I 2R
I 2
的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主要有下列三 个方面的用途：
①维持I、a不变，则E=f(B)，在这方面的应用有：测量
传感器检测技术习题参考答案（第二版）
传感器检测技术习题参考答案（第⼆版）传感器与检测技术（书号25971）参考答案第1章检测技术基本知识1.选择题（1）C B （2）D （3）A （4）B（5）B2.简答题（1）P13-P14（2）P13-P15；（3）P15-P16（4）P16-P18（5）P19（6）P4（7）P4-P6（8）P6-P7（9）P83.计算题（1）①1℃②5% 1%（2）167.762 Ωσ=0.184Ω4.分析题（1）150V量程150V量程相对误差为0.7%，300V量程相对误差为1.4%（2）0.5级、0.2级、0.2级第2章⼒学量传感器及应⽤1 填空（1）⾦属半导体材料⼏何形变电阻率半导体（2）丝式箔式薄膜式（3）半导体压阻2.简答（1）P29 (2) P29 (3) P36 (4)P40-P41 (5)⼀般来讲，应变⽚的电阻变化较⼩，很难⽤⼀般的电阻测量仪器测量；实际测量系统中，需要把电阻变化转换为电压的变化。
故实际⼀般使⽤电桥电路测量。
(6)P39注意应变⽚应变极性，保证其⼯作在差动⽅式。
(7)P46-47 (8)P48 (9)P49 (10)P50-P51（11）由于外⼒作⽤在压电传感元件上所产⽣的电荷只有在⽆泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有⽆限⼤的内阻抗，这实际上是达不到的，所以压电式传感器不能⽤于静态测量。
压电元件只有在交变⼒的作⽤下，电荷才能源源不断地产⽣，可以供给测量回路以⼀定的电流，故只适⽤于动态测量。
3.计算题4.分析题（1）P42 (2)P43 （3）（4）参照⾼分⼦压电材料特点分析（5）基本⼯作原理是，当使⽤者将开关往⾥按时，有⼀很⼤的⼒冲击压电陶瓷，由于压电效应，在压电陶瓷上产⽣数千伏⾼压脉冲，通过电极尖端放电，产⽣了电⽕花；将开关旋转，把⽓阀门打开，电⽕花就将燃烧⽓体点燃了。
第3章⼏何量传感器及应⽤1．单项选择（1）D (2)D (3)D (4)A (5)C (6)A(7)A (8)A(9)A2.简述（1）P62-63 (2) P63 (3) P65-68 (4)P68 (5)P70-71 (6)P72-73 (7)P75 (8)P76-77 (9) P77 (10)P82 (11)P83-85 (12)P77 P813.分析题（1）参照电位器式传感器原理分析。
传感器考试知识点总括
传感器知识要点要点回顾第二章常用传感器基本概念：1--有关传感器的定义、基本组成涵盖框图；2--传感器的基本特性（灵敏度、线性度、重复性、精确度、稳定性、动态特性、环境参数）3--传感器的分类方法和种类，何谓能量控制型传感器（电阻、电容、电感）也称无源型传感器、何谓能量转换型传感器（压电、磁电、热电、光电）也称有源传感器。
4—电阻型传感器要求掌握公式，见书第6页，三个相关参数，对于电阻应变式：电阻应变片的电阻相对变化率是与应变成正比的。
掌握应变选择原则：当测量较小应变时，应选用压阻效应工作的应变片，而测量大应变时，应选用应变效应工作的应变片。
5---对于金属丝应变片在测量被测物体的应变时，电阻的相对变化主要由哪个参数决定的（丝的几何尺寸）来决定的。
6—对于电容式传感器，请掌握其测量原理，相关公式，对应的三个参数的含义，要求掌握变极距有关灵敏度的计算公式：见书第14页2.27，其灵敏度显然是非线性的，其使用时有条件的。
7—对于电感式传感器要掌握测量原理，计算公式，掌握自感式、互感式、差动式结构的特点，请注意实际工程应用的接法。
见书第21页。
图2.23b.反向串联。
掌握电涡流基本原理。
利用涡电流传感器测量物体位移时，如果被测物体是塑料材料，此时可否进行位移测量，如果不能，应采取什么措施才能测量。
8--- 有关压电传感器，要掌握压电效应，何谓正压电效应，何谓逆压电效应，压电效应的等效电路，压电传感器对测量电路的要求，见书第26-27。
压电式传感器可以采用多片压电晶片串联或并联，一般并联接法适宜于测量缓变信号，串联接法适宜于测量高频信号。
为了使输出电压几乎不受电缆长度变化的影响，其前置放大器应采用电荷放大器。
为什么说压电式传感器一般适合动态测量而不适合静态测量?9---对于磁电式传感器，要求掌握测量原理，基本公式，请看书第28页，恒磁通动圈式传感器，输出感应电势与线圈运动的速度成正比，如在测量电路中接入积分电路和微分电路，则可用来测量位移和加速度。
第6章抗干扰技术答案(仅供参考)
一、填空1.经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、数字信号的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。
2.采用积分式A/D转换器是抑制串模干扰的方法之一。
3.采用差分放大器作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。
4.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。
5.计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰两种，而数字滤波只能抑制串模干扰。
6.采用双绞线作信号引线是为了抑制串模干扰，采用终端匹配是为了抑制长线传输干扰。
二、选择题1、下列抗干扰措施中属于软件抗干扰技术的有（B、E、F），属于硬件抗干扰技术的有（A、C、D）。
A.采用双积分A/D转换器B.采用中位值滤波C.采用光耦滤波D.采用LC滤波E.采用限幅滤波F.重复书写指令G.串行通讯方式三、判断1.下图所示干扰源为共模干扰。
错，串模。
2.如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰。
对3.如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰。
对4.对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的。
对5.下图所示干扰源为共模干扰。
对6.所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将扑获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。
对7.所谓指令冗余，就是在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重复书写，提高弹飞程序纳入正轨的机会。
对四、简答1.干扰的作用途径是什么？答：(1) 静电耦合 (2) 磁场耦合 (3) 公共阻抗耦合2.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？答：共模干扰：是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压，也称为共态干扰。
共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源的地之间的传输线上电压降造成得。
抑制共模干扰的方法：变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽等。
串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统，也称为常态干扰。
第8章 敌我识别对抗技术
第8章敌我识别对抗技术8.1 敌我识别对抗➢➢➢敌我识别对抗是使对方敌我不分、甚至导致自相残杀的一种重要作战手段。
一方面可通过向对方的敌我识别器施放干扰，使对方敌我识别器“视线”模糊，“看”不清敌我另一方面，可通过向对方的敌我识别器发送相应的模拟应答信号，欺骗对方，而使对方的敌我识别器认敌为“友”，掩护己方的作战平台安全无恙地执行有关的作战任务敌我识别方法➢➢敌我识别系统从工作原理上一般可分为协同式和非协同式两种目前，世界各国现役装备的敌我识别系统都是协同式的，其技术基础是二次雷达➢➢敌我识别系统由询问器（包括发射机、接收机、编译码设备、天线、伺服和馈线）和应答器（包括接收机、编译询问器发射一组射频编码询问脉冲，频率为1030兆赫，应答器收到后即进行相应的处理，并按一定的编码格式发射出去，频率为1090兆赫。
询问器经接收、处理后得出目标的敌我属性。
➢➢继20世纪90年代初的海湾战争以后，各国军方针对现役敌我识别装备存在的问题，着手重点发展三种新型的敌我识别装备，即✪ 适用于陆战场的毫米波敌我识别系统✪ 适用于未来数字化战场的单兵敌我识别系统✪ 抗干扰能力更强的非协同式敌我识别系统非协同式敌我识别系统的工作原理 ➢ 它是利用各种不同功能的传感器搜集目标的各方 面信息，这些信息被汇总到数据处理中心，通过 信息融合技术来得到识别的结果。
作用范围很大，并可以同时对多个目标进行识别， 识别结果可以在各作战武器间共享这种识别方式可以利用几乎所有可探测到的信息 ✪ 电磁辐射和反射信号✪ 红外辐射信号✪ 声音信号✪ 光信号✪ 全球定位系统信息➢ ➢压制式干扰机➢➢➢压制式干扰机一般为噪声干扰机，可采用阻塞式或扫频式等干扰方式，其干扰机原理如图侦察接收设备包括侦察天线、侦察接收机和分析控制器。
它的任务是发现和测定敌我识别询问信号，确认询问信号存在后，启动噪声发射机通过发射天线发射阻塞式等干扰。
由于询问与应答的工作载频不同，故干扰机难以实施瞄频噪声干扰，而多采用较宽频带的阻塞干扰。
雷达对抗原理第8章 干扰机构成及干扰能量计算
分布组网式有源雷达干扰系统是由若干雷达侦察引导传感器、指控 中心和雷达干扰机通过专用或通用数据链路组织在一起的，它的作战对 象是战场环境中的全体敌方威胁雷达。雷达侦察引导传感器网络向各级 指控中心报告当前战场的威胁雷达信息和威胁态势，指控中心完成战场 威胁判决、干扰决策、干扰资源管理和控制，并将决策结果分发给各干 扰机和干扰资源。雷达干扰系统一般采用地域分层组网原则，就近引导、 指控和干扰，再由指控中心完成与高层系统的信息交互。
雷达信号频率数据f0，调频干扰波形和参数数据FM，调幅 干扰波形和参数数据AM，通过频率设置电路产生对应的直 流调谐电压U(f0)，控制VCO振荡器的中心频率fj0，并力求使 频率偏差Δf=|fj0－f0|尽可能小(该偏差一般称为置频误差或频 率瞄准误差)；调频信号产生电路输出指定调制波形和参数 的频率调制信号UFM(t)，使VCO以fj0为中心，产生指定带宽 Δfj的调频干扰信号；调幅信号产生电路输出指定调制波形 和参数的幅度调制信号UAM(t)，使输出干扰信号幅度发生相 应的变化。
传感器原理与检测技术第8章 集成温度传感器
1〉电压输出型
U out
I2
R2
U BE R1
R2
R2 kT ln
R1 q
电压输出感温部分基本电路
2〉电流输出型
IT
2I1
2U BE R
2kT qR
ln
CT
dIT dT
2k ln
qR
1 A / K
第三节 常用集成温度传感器
集成温度传感器与热敏电阻等温度传感器相比，它 具有良好的线性度和一致性。
电压型
使用温度范围 －40～125℃
温度系数 10mV/℃
μPC616CSL616C
LX5600 LX5700 LM3911 LM134LS134M SL334 AD590LS590 AN6701S
电压型
电压型 电压型 电压型 电流型 电流型 电流型 电压型
－25～85℃
－55～85℃ －55～85℃ －25～85℃ －55～125℃ －0～70℃ －55～155℃ －10～80℃
双 金 属 片 －20～200
1～10
较差
0.5～5
热 敏 电 阻 －50～300 0.2～2.0 不良 0.2～2.0
半 导 体 管 －40～150
1.0
良
0.2～1.0
集成温度传感器 －55～150
1.0
优
0.3
不高 不高 不高
高 高 高
几种集成温度传感器
型号
《传感器原理及工程应用》课后答案
第1章传感器概述1．什么是传感器？（传感器定义）2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？4．解释下列名词术语： 1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
第1章传感器答案：3．答：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
4．答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。
②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。
④变送器：能输出标准信号的传感器第2章传感器特性1．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？2．某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。
当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。
3．一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比ε=0.14，用它测量频率为400的正弦外力，幅植比，相角各为多少？ε=0.7时，，又为多少？4．某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%，试求：决定此传感器的工作频率。
5. 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
6. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
7．测得某检测装置的一组输入输出数据如下：a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)用C语言编制程序在微机上实现。
8．某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。
第08章 无人机数据链路系统
8.2.2 调制解调
解调 ： 解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信 号。
在这里主要讲了相干解调和非相干解调两种： 相干解调也叫同步检波，它适用于所有线性调制信号的解调。实现相干解调的关键是 接收端要恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波。相干解调是指利用乘法器，输入 一路与载频相干(同频同相)的参考信号与载频相乘。 非相干解调，即不需提取载波信息(或不需恢复出相干载波)的一种解调方法。非相干解 调是解调方法的一种，是相对相干解调而言的。非相干解调是通信原理中的一种重要的 解调方法，无论在模拟系统和数字系统中都非常重要。非相干解调的优点是可以较少的 考虑信道估计甚至略去，处理复杂度降低，实现较为简单，但相比相干解调方法性能下 降。
解码：接收机解码电路中的单片机（单片计算机）收到这种数字编码信号后，再经过数 /模转换，将数字信号还原成模拟信号。
8.2.1 编码解码
PCM优点： 1.抗干扰性：如果在此种编码脉冲传送过程中产生了干扰脉冲，解码电路中的单片机就 会自动将与“0”或“1”脉冲宽度不相同的干扰脉冲自动清除。如果干扰脉冲与“0” 或“1”脉冲的宽度相似或干脆将“0”脉冲干扰加宽成“1”脉冲，解码电路的单片机 也可以通过计数功能或检验校核码的方式，将其滤除或不予输出。 2.可以很方便的利用计算机编程，不增加或少增加成本，实现各种智能化设计：将来的 比例遥控设备完成可以采用个性化设计，在编解码电路中加上地址码，实现真正意义上 的一对一控制。另外，如果在发射机上加装开关，通过计算机编程，将每个通道的256 种变化分别发送出来；接收机接收后，再经计算机解码后变成256路开关输出。这样， 一路PCM编码信号就可变成256路开关信号。
第8章 无人机数据链路系统
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R R R R
1 3 2
U
4
可见，为了达到电桥的温度补偿，电桥四个桥臂电阻在 满足桥路平衡条件R1R3=R2R4之外，还应该满足式（89）。 应变片采用的线路补偿法修正温度误差就是电桥温度补 偿法的典型应用。
8.1.2
2. 温度补偿方法 （3）并联式温度补偿法
y f ( x, T )
式（8-7）就是传感器的温度补偿条件。
dA1 (T ) 0 dT
8.1.2
2. 温度补偿方法
（1）自补偿法
温度误差及补偿
自补偿就是利用传感器本身的一些特殊结构来满足传感器的温度补偿条件，
已达到消除温度对传感器的影响。组合式温度自补偿应变片就是利用两种 不同的电阻丝栅串联制成一个应变片。当温度变化时，两段电阻丝各自产
温度误差及补偿
人为地附加一个温度补偿环节，如图8-5所示。该补偿环节与被补偿环 节并行相连，使补偿后的合成输出特性基本不随环境温度而变。 图中被补偿部分输出特性为 补偿部分输出特性为 y=A0(T)+A1(T)x y′=A0′(T)+A1′(T)x
T x y′ y=A0(T)+A1(T)x y y1
实用传感器技术教程
1
2014-5-24
第8章传感器的补偿和抗干扰技术
1.2 8.1
8.1.1
传感器的补偿技术 非线性误差及补偿
8.1.2
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
温度误差及补偿
传感器的抗干扰技术 干扰的分类 干扰的耦合方式 抑制干扰的措施
在实际测量中，有两个影响传感器系统测量精度的重要因素， 一是传感器的非线性特性；二是检测元件和电路受温度变化的 影响。因此，为了保证传感器在实际应用中准确、可靠地工作， 有必要对影响传感器测量精度的非线性和温度误差进行相应的 补偿。 由于传感器的工作环境都是非常复杂的，各种干扰信息也会通 过不同的耦合方式进入传感器，使测量结果偏离准确值，严重 时会使传感器不能正常工作，甚至导致传感器的损坏。因此， 为保证传感器不受外界干扰，必须要周密地考虑和解决抗干扰 问题，认真研究抗干扰技术，把干扰对测量的影响降到最低的 程度。
Ux
A/D 转换器 锁存器 EPROM 译码 驱动 显示器
图8-2 查表法线性化硬件框图
图8-2为查表法线性化硬件原理框图。输入信号Ux经A/D转换后输出的数字 量由锁存器锁存，被锁存的数据作为存储器的地址访问EPROM，EPROM相应 地址单元中存放的表格数据被取出，经译码后驱动显示器显示出测量结果。
8.1.1 非线性误差及补偿
2.软件非线性补偿 （3）插值法
y
1）线性插值法
yk yk 1 yi yk 1 ( xi xk 1 ) xk xk 1
yn yi yi-1 y2 y1 y0
o
x0 x1 x2
xi-1 xi
xn
x
图8-4线性插值法进行非线性补偿示意图
2）二次插值法(又称抛物线法)
8.1 传感器的补偿技术
8.1.1 非线性误差及补偿
大多数传感器在把物理量转换成电量时，其输出电量与被测物 理量之间的关系不是线性的。产生非线性的原因，一方面是由 于传感器变换原理的非线性；另一方面是由于转换电路的非线 性。同时，传感器具有离散性，还可能产生温漂、滞后等。 为了保证测量仪表的输出与输入之间具有线性关系，除了对传 感器本身在设计和制造工艺上采取一定措施外，还可以利用后 部电路对其输入参量进行非线性补偿。
x 传感器 y A/D 转换器 Y CPU Z=f(Y) Z 显示器
图8-3 校正函数法原理示意图
8.1.1 非线性误差及补偿
2.软件非线性补偿 （2）查表法 查表法就是把事先计算好的校正值按一定顺序制成表格，存入 内存单元，然后CPU利用查表程序根据被测量的大小查出被校正后 的结果。 查表程序与制表的方法有关。当表格的排列是任意的，无一定 规律或表格较小时，可采用顺序查表法；当表格的排列有一定规 律时，可采用计算查表法或对分搜索查表法。 在实际测量时，输入参量往往并不正好与表格数据相等，一般 介于某两个表格数据之间，若不作插值计算，仍然按其最相近的 两个数据所对应的输出数值作为结果，必然有较大的误差。
8.1 传感器的补偿技术
8.1.2 温度误差及补偿 一般传感器都是在标准条件的温度下(20℃±5℃)标定 的，但其实际工作环境温度可能由零下几十度变到零 上几十度，传感器是由多个环节所组成，这些基本环 节的静特性与环境温度有关，尤其是由金属材料和半 导体材料制成的敏感元件的静特性，更是与温度有密 切关系，信号调整电路的电阻、电容、二极管和三极 管的特性、集成运放的零点及工作特性等都随温度而 变化。
8.1.1 非线性误差及补偿
传感器非线性补偿的方法大体上可划分为硬件非线性 补偿和软件非线性补偿两类。
1.硬件非线性补偿 （1）模拟式线性化器 模拟式线性化器的基本思想是将传感器的非线性的特性曲线划分成 若干段，每小段的曲线都用直线来近似代替，然后用折线去逼近 原来的曲线，再根据各转折点的斜率设计电路。这种方法就是分 段直线逼近法，采用这种方法，分段越多，精度越高，但是电路 也越复杂。
生大小相等、方向相反的电阻增量，从而实现温度的补偿。
8.1.2
2. 温度补偿方法 （2）电桥温度补偿法
温度误差及补偿
R1Biblioteka R2 根据不平衡电桥输出表达式，得到电桥的温度补偿条件 为 R1 R3 R2 R4
UO
R1
R3
R2
R4
（8-8）
（8-9）
R4
R3
将式（8-8）两边除以ΔT后，得到
EI Us
Ri
Z2
ZI
Us
Z1
Ri
Rs
UN
图8-6 差模干扰等效电路
图8-7 共模干扰等效电路
8.2.1 干扰的分类
2. 内部干扰 （4）负载干扰 • 继电器与电磁阀均是开关型动作的执行器件。它们在断开时，电感线圈 会产生放电和电弧干扰；闭合时，由于触点的机械抖动，形成脉冲序列
干扰。
• 应用晶闸管时所产生的干扰影响有：晶闸管整流装臵是电源的非线性负 载，它使电源电流中含有许多高次谐波，使电源电压波形产生畸变，影
8.2 传感器的抗干扰技术
8.2.1 干扰的分类
1. 外部干扰 （1）电磁干扰
（2）射线辐射干扰
（3）光干扰 （4）热干扰
（5）湿度干扰
（6）机械干扰 （7）化学干扰
8.2.1 干扰的分类
2. 内部干扰
（1）元器件干扰
• 电阻器 ：电阻工作在额定功率的一半以上时，会产生热噪声；电阻材质较差， 则会产生电流噪声；电位器因触点移动产生的滑动噪声；工作在交流信号下的
e1
e2
(b)
e3
e
图8-1 K型热电偶非线性补偿电路原理
8.1.1 非线性误差及补偿
1.硬件非线性补偿 （1）模拟式线性化器 补偿电路工作过程如下： 第一折线段（o～e01），因输入电压较低，所以输出电压低于E2、E3，所 以D2、D3不导通，反馈电阻为Rf1，此时放大倍数为 R
K1
f1
y′=A0′(T)+A1′(T)x
可见，为了达到温度补偿的目的，应按照下列条件选择温度补偿环节 dA0 (T ) dA0 ' (T ) 的参数
dT dT dA1 (T ) dA1' (T ) dT dT
图8-5 并联式温度补偿
（8-11）
从式（8-10）可以看出，如果令A1(T)= A1′(T)，则测量灵敏度可以提 高一倍。
由图可以得到总输出y1与输入x、温度T的增量表达式△y1 ' y1 y y （8-10） ' ' dA (T ) dA0 (T ) dA1 (T ) dA1 (T ) 0 A1 (T ) A1' (T ) T x T x dT dT dT dT
K3
f1
f2
1
f3
R f 3 ( R f 1 // R f 2 ) R1
8.1.1 非线性误差及补偿
1.硬件非线性补偿 （2）查表法线性化 查表法线性化方法属于数字线性化。它是将被测信号通过A/D转换后得到的 数字量作为EPROM的地址，去选取事先编在EPROM中的数据，而存放在EPROM 中的数据才是对应于被测信号的真实数字量。
8.2.1 干扰的分类
2. 内部干扰
（2）电源干扰 • 导致电源电路产生干扰的因素有：供给该系统的供电线路上有大 功率电器的频繁启动、停机；具有容抗或感抗负载的电器运行时 对电网的能量回馈；通过变压器的初级、次级线圈之间的分布电 容串入的电磁干扰等。
8.2.1 干扰的分类
2. 内部干扰 （3）信号通道干扰
8.1.2
温度误差及补偿
1. 温度补偿原理 设被测物理量为x，环境温度为T，则传感器的输出y为 （8-3） 式（8-3）表明，传感器的输出不仅与被测量有关，还与环境温度有关。 如果传感器的输出y与被测量x为非线性关系，其函数式为 y=A0(T)+A1(T)x+A2(T)x2+….+ An(T)xn （8-4） 则传感器的温度灵敏度ST为 dA (T ) dA1 (T ) dA (T ) n ST 0 x ... n x dT dT dT （8-5） 若忽略x的高次项，则ST可简化为 dA (T ) dA1 (T ) ST 0 x （8-6） dT dT 若要消除温度对传感器的影响，必须满足 dA (T ) 0 0 （8-7） dT
响传感器的正常工作；采用品闸管进行相位控制会增加电源电流的无功