压力传感器非线性补偿的研究

光电传感器电路设计中的非线性补偿方法

光电传感器电路设计中的非线性补偿方法引言：随着科技的发展，光电传感器在各种应用领域都得到了广泛的应用。

在光电传感器的电路设计中，非线性补偿是非常重要的一环。

由于光电传感器在不同工作条件下，输出信号的电压-光强度特性曲线可能会发生非线性畸变，而这可能会对传感器的性能和测量结果产生重大影响。

因此，采取适当的非线性补偿方法来修正这些非线性特性是至关重要的。

一、什么是光电传感器的非线性补偿当光电传感器在工作过程中，输出信号的电压-光强度特性曲线并非总是呈线性关系，而是会受到多种因素的影响而产生非线性的畸变。

这些因素可能包括电源波动、温度变化、器件参数变化以及电路中其他干扰源的存在。

非线性补偿的目的是通过采取一系列的补偿方法，使得输出信号的非线性变换能够得到有效的控制和修正。

二、非线性补偿方法的分类1. 数学模型法数学模型法是一种基于数学原理的非线性补偿方法。

通过对光电传感器输出信号的特性进行建模，可以根据建立的数学模型对非线性特性进行精确补偿。

常见的数学模型包括多项式模型、指数模型和对数模型等，其中多项式模型是最常用的一种。

采用数学模型法的优点是其理论基础较为牢固，准确性较高，能够适应不同的传感器和非线性特性。

然而，数学模型法需要进行比较复杂的计算和模型参数的优化，对硬件资源和计算能力有一定要求。

2. 数据修正法数据修正法是基于实验数据的非线性补偿方法。

通过预先获取光电传感器在不同光强度条件下的输出信号数据，可以对实验数据进行合理的加工和修正，从而得到补偿后的数据。

常见的数据修正方法包括插值法、拟合法和曲线拟合法等。

数据修正法的优点是简单易行，不需要太多的理论分析和计算，适用于一些对准确性要求相对较低的应用场景。

然而，数据修正法可能受到实验数据收集误差的影响，需要进行较多的实验和数据处理，提供的补偿结果可能存在一定的误差。

3. 模拟电路设计法模拟电路设计法是通过电路设计来实现非线性补偿的方法。

典型的非线性补偿电路包括自校正电路和非线性反馈电路。

传感器的非线性补偿

0 1
设 pn( x) 是次数不超过n的代数多项式，即
pn ( x) an xn an1xn1 ... a1x0 a0
6.5传感器的非线性补偿
由于 xi (i 0,1, 2, , n) 处应满足 pn ( xi ) f ( xi ) ，则将 xi 带入上式可得关于系数 a j ( j 0,1, n) 的n+1元一次方程。
p1i a1i x a0i
i =1, 2,3， , n
式中
f ( xi ) f ( xi 1 ) a1i (6-70) xi xi 1
(6-69)
a0i f ( xi 1 ) a1i xi 1 (6-71)
在采用线性插值法对传感器的非线性进行补偿时，应先根据传感器的标定值按式(6-70)、式(6-71)求出系数 a1i、aoi ，然后将 a1i、aoi 做成表格，编在程序里。程序运行时，先判断采样值x位于哪个区间，然后取出该区间对应的系数a1i 和 aoi ，按式(6-69)即可求得对应于x的传感器输入值(即被测量)y。
6.5传感器的非线性补偿
软件补偿方法：计算法和查表法
1.计算法。当输出电信号与传感器的参数之间有确定的数字表达式时，就可采用计算法进行非线性补偿。即在软件中编制一段完成数字表达式计算的程序，被测参数经过采样、滤波和标度变换后直接进入计算机程序进行计算，计算后的数值即为经过线性化处理的输出参数。 2查表法。在机电一体化测控系统中，有些参数的计算是非常复杂的，如一些非线性参数，它们不是用一般算术运算就可以算出来的，而需要涉及到指数、对数、三角函数、积分以及微分等运算，所有这些运算用汇编语言编写程序都比较复杂，有些甚至无法建立相应的数学模型。为了解决这些问题，可以采用查表法。

称重传感器的基本原理及非线性误差补偿方法

2019年第2期农机使用与维修17输出电压为零。

当称重传感器负载，弹性敏感元件的应变会引起电阻应变片产生形变，理论情况下，负载力与电阻应变片的应变量应该成正比关系，但受到加工和安装以及材料的非线性影响，使负载力与应变量呈现一定的非线性关系。

此时图中的电阻应变片队和R4被拉伸，电阻值增大，而R2、R3被压缩，电阻值减小。

由于不同位置的电阻发生改变，此时电桥失去平衡，传感器会生成并输出压力测量电压U2，由于U2与所受负载成非线性关系，当负载越大，称重传感器的非线性误差也就越大[2]。

U图1电阻式压力传感器结构原理2.2非线性误差补偿方案为减少称重传感器非线性误差的影响,通过一定的技术手段提升称重传感器输人和输出的线性关系程度，以保证传感器工作过程的准确性和可靠性，提高测量、传输和控制过程的稳定性。

对于称重传感器非线性误差的补偿方法很多，按照补偿形式大体可以分为硬件补偿和人工神经网络软件补偿两大类。

硬件补偿主要是利用一定的元器件或电子线路进行非线性误差的矫正，其特点是相对简单便捷，是传统称重传感器非线性误差补偿的常用方法。

随着生产力的不断进步，工业上对称重传感器的非线性误差补偿精度提出了更高的要求。

由于硬件补偿受到电子器件漂移和技术能力的影响，难以做到全程补偿，其在准确性和可靠性上难以满足更高的要求标准，因此，利用更新的计算机技术和函数原理的软件补偿方式被快速开发。

近年来，通过神经网络对称重传感器进行非线性误差补偿受到了越来越多专业人士的重视，人工神经网络的函数逼近功能说明：对于任意的连续函数或映射关系，必然会存在一个3层的前向网络，能够以任意准确度逼近此函数或映射关系，如图 2所示。

除上述两种补偿方式外，还可通过多项式拟合法和建立传感器的分度表的方法实现非线性误差的补偿，但由于多项式拟合法复杂程度高，传感器分度表的存储器容量有限，现阶段的使用量也都在逐渐减少[3]。

压力传感器温度补偿技术

压力传感器温度补偿技术压力传感器温度补偿技术摘要压力传感器是一种较为常用的传感器件，由于自身的非线性特点以及外界因素的影响，传感器的输出结果容易产生误差，其中温度的影响最大，因此，对传感器的温度补偿就显得尤为重要。

文章对目前常用的温度补偿方法进行了分析，在此基础上，提出了一种新的温度补偿方法，并对BP神经网络进行了改进，从研究结果来看，该方法有效提高了传感器的稳定性及精度。

关键词压力传感器;温度漂移;温度补偿压力传感器的输出结果精度容易受到多种因素的影响，其中，唯独是影响传感器输出精度的最主要因素。

目前，国内经常使用硬件补偿和软件补偿两类方法对压力传感器进行温度补偿。

硬件补偿方法调试难度较高、精度低、通用性也较差，在实际工程中应用时，难以去得较好的效果;而软件补偿方法有效弥补了硬件补偿的缺点，其中BP神经网络补偿在实际工程中运用十分广泛，但是典型BP神经网络补偿法虽然精确度高，但是整个流程过于复杂、整个过程耗时较长，因此，本文提出了一种基于主成分分析的BP神经网络补偿方法，希望对提高补偿效率和准确性起到一定的.作用。

1 典型BP神经网络补偿原理分析BP神经网络是目前研究中应用范围最广的神经网络模型之一，BP神经网络术语单向传输网络结构，整个信息传输的过程呈现出高度的非线性特点。

典型的BP神经网络结构包括输入层、隐含层和输出层3层结构。

通常情况下BP神经网络只有这3层结构，这主要是由于单隐层的BP神经网络既可以完成从任意n维到m 维的映射。

其典型结构如下图所示。

BP神经网络结构模型BP算法设计到了信息的正向传播以及误差的反向传播，信息首先从输入层传入，然后经过隐含层的处理传入输出层，最终输出的信息可以用下面的形式进行表示：其中：、分别代表了隐含层及输出层的权值;n0、n1分别对应了输入节点数及隐含层节点数。

输出层神经元的激励函数f1通常呈现出线性特点;而隐含层神经元的激励函数f2通常采用如下所示的形式在(0，1)的S型函数中进行输出：由于BP神经网络隐含层采用的传递函数为对数S型曲线，其输出范围在(0，1)之间。

传感器信号的非线性补偿

０引
言
系，以电桥的输出信号能反映出被测物理量或化所
学量的变化。但是由于一般的电桥采用稳压电源供电，而使得其输出电位与桥臂电阻的变化并不呈从线性关系，在严重的非线性误差。为了提高其测存试的准确度和扩大其应用范围，下面提出了一种既简单又能从根本上实现其特性关系线性化的方法

２Ｃｉｏｌｆ，ｏｔｅＪａｔｎｎｖｒｉｆｈ０ｎｉＩ００４Ｃｉａ．ｏｌｆｎｏＮｔｈｍｉｏｏｇＵｉｓｙｍｌ，ｅｉｇ１０４，ｈｎ）－ｅｔｏｊｌ
ＡｂｔａｔＨａｄｒｏｏｔｎａｄｓｆｗａｅｃｍｐｎａｉｎｍｅｈｄｏｏｌｅｌｔｎｔｅｓｎｏｓｒｃ：ｒｗａｅｃｍｐｍａｉｎｏｔｒｏｅｓｔｔｏｓｆｒｎｎｉａ￣ｙｉｈｅｓｒｏｏｎ
— —
在数字仪表中，对非电量参数的数字化测量所使用的传感器的一个重要指标就是数据的线性化。但对于传感器来说，出信号的非线性是绝对的，输这
势必难以保证系统的准确度，有时还得规定传感器
的使用范围。为了提高仪器和系统的准确度，大扩其使用范围和提高系统的性能，价格比，对传感器输
中圈分类号：Ｔ２２Ｐ１文献标识码：Ａ文章编号：１０００—９８（０２０７７２０）５—０３ —０００３
Ｎｏｌｎａｉｙｃｍｐｅｓｔｏｏｅｓｒｓｇａｎｉｅｒｔｏｎａｉｎｆｒｓｎｏｉｎｌ

基于信息融合技术的车用柴油机压力传感器热漂移非线性补偿

ＩｆｒｔｏＦｕｉｎＴｅｈｏｏｙｎｏｍａｉｎｓｏｃｎｌｇ
ＺＨＡＮＧ — ｉＹｕｘｎ
（ｈｎｚｏｕｎｎｒｓｒｐＬｄＺｅｇｈｕ４０１，ｈａＺｅｇｈｕＹｔｇＥｔｐｅＧｏｔ，ｈｎｚｏ５０６Ｃｉ）ｏｅｒｉｕｎ
电控柴油机上使用的压力传感器多为压阻式和压电式２种．２这种传感器的输出都会受到工
作温度波动等因素的影响，生热漂移现象．产而工作温度波动在测压过程中是客观存在的，因此会
器的精度，必须对其输出特性进行校正．但温度干
式微压传感器在其运行状况中受温度因素干扰影
响显得十分重要．
从而使电控柴油机性能降低．了提高压力传感为
收稿日期：０８４ —２２０ —０１作者简介：张玉新（９４，，１７一）男河南桐柏人，工程师，主要从事车辆热工过程检测与优化设计研究
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扰对测量结果的影响很难用简单的函数关系表达，此，用信息融合技术ＬＩＪ车用柴油机压为采ｌ４对力传感器热漂移进行非线性补偿，消除轧压阻对
给压力测量产生干扰，严重影响压力的测量精度，
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｌｎｔｆｅｃｏｔｅｍａｒｔｆｒｓｕｅ８￣ｒｓｄｉｅｉｌｉｓｌｅ — ｓｒｃ：Ｉｒｅｅｉａｅｉｌｎｅｆｍｒｌｉｅｓｒｅｏｍｉｎｕｒｈｄｆｏｐｓｕｅｎｖｈｃｅｄｅｅｎ

基于改进RBF网络的传感器非线性误差补偿

ｐｒｓｕｒｅｓｒ’ ｏ —ｉａｒｏｓｉｖｓｉａｅＴｈｓｃｔｅｒｆｔｙｔｍ ’ＳｓｅａｉｉｏｅｏｒｉｔｎｅｅｓｅｓｎｏＳｎｎｌｎｅｒｅｒｒｉｎｅｔｇｔｄ．ｅｂａｉｈｏｙｏｈｅｓｓｅｐｒｄｓｌｃｎｐｉｚ —ｅｓｓａｃｂｏｕｔｅｓｒｅｓｒｓｒｓｎｅａｄｈｅｅｓｎｆｔｅｅｓｒ’Ｓｏｌｎｅｒｒｏｉａａｙｅａｓｌｅｐｒｓｕｅｓｎｏｉｐｅｅｔｄｎｔｒａｏｏｈｓｎｏｎｎ—ｉａｅｒｒｓｎｌｚｄ．Ｂａｅｏｓｄｎｔａｉｉｎａｕｓｒｃｉｅｌｓｅｎｇｌｏｔｍ，ｎｍｐｒｖｄｕｂｔａｔｖ — ｎｉｃｕｓｅｎｇｍｅｈｄｓｒｓｎｔｄｏｒｄｔｏｌｓｂｔａｔｖｃｕｔｒａｇｒｈｉｉａｉｏｅｓｓｒｃｉｅｄｅｓｔｌｔｒｔｏｉｐｅｅｅｔｙｉ
８
？＼
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｍＴｃｎｌｇｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｅｈｏｏｉ）ａｒｅｅ
２１０１年第３Ｏ卷第４期
研究与探讨《Ｉ
ｓ、
基于改进ＲＦ网络的传感器非线性误差补偿Ｂ
仓振杰，姜萍萍，颜国正
（海交通大学仪器科学与工程系。海２０４）上上０２０
摘
要：为推动胃肠道动力功能障碍型疾病临床诊查技术的发展，研制了胃肠道多元生理参数无创检测

虚拟仪器设计中压力传感器的BP神经网络温度非线形校正

ｓｍｕａｉｎｌｓａｅａｅｐｒｏｍａｃｆｓｎｏｓｉｉｒｖｄｈｇｌ．ｄｔｅｃｎｔｃｉｎｏｅｎｕａｅｏｋｉｌｔｓｉｕｔｔｄｔｔｈｅｆｒｎｅｏｓｒｏｌｒｈｔｅｓｍｐｏｅｉｈｙＡｎｏｓｒｔｆｈｅｒｌｔｒｈｕｏｔｎｗｉｉｌｄｔｅｐｅｉｉｎｉｇｏ，ｔａｅｖｌｅｔｅａｐｉｄｓｍｐｅａｒｃｓｏｄｉｈｓｔａｕｂｐｌ．ｓｎｈｏｓｈｏｅＫｅｒｓＢＰｅｒｅｔｎｙｗｏｄ：ｕｌｗｒｒｓｕｅＳｎｏｒＮｅｎｉａＣｏｃｉｎｒｏ
时间短，准确度高，有实际应用价值。
【关键词１Ｐ神经网络压力传感器非线性校正Ｂ
ＡｂｔａｔＴｅｉｐｔｎｕｐｔｆｒｓｕｅｓｎｏｓｒｌｏｔｏｌｎａ，ｄｔｅｅａｗａｓｎｕｎｅｙｅｖｒｎｅｔｓｒｃ：ｈｕｄｏｔｕｐｅｓｒｅｓｒｅａｎａｏａｍｓｎｉｅｒａｙａｌｙｆｅｃｄｂｎｉｍｎ．ｎｎｈｒｉｌｏ
ＴｅａＶＩＷｆｒｅｄＱ（ａｑｉｔｎｏｌ－ａａｔｒｎｎｉｅｒｒｃｒｃｉｎｆｒｓｕｅｓｎｏｈｂＥｓｔＬｏｗａｎａＤＡｄｔａｕｓｉ）ｆｔｐｍｅｅｓｏｌａｅｏｓｏｒｔｅｓｒｓｒａｃｉｏｍｕｉｒ，ｎｒｒｅｏｏｐｅ
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压力传感器的支持向量机非线性回归建模

Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｔｈｕｐｈｒｃｅｉｔｃｆｐｅｓｒｅｓｒａｆｃｅｎｉｏｍｅｔｌｆｃｏｓ，ｓｅｉｌｙｔｍｐｒｔｅｅｏｔｕｔｃａａｔｒｓｉｓｏｒｓｕｅｓｎｏｆｅｔｄｂｙｅｖｒｎｎａａｔｒｅｐｃａｌｅｅａｕｒ
向量机（Ｖ对压力传感器输出特性进行非线性补偿的校正模型。校正模型利用ＳＭ的回归算法来逼ＳＭ）Ｖ
近非线性函数的特点，通过建立压力传感器输出特性与其实际电压值之间非线性映射关系的校正模型来实现压力传感器的校正。实例表明：方法能有效地减少温度变化对传感器输出的影响，该且校正后的压力
ｃｒｃｉｎｍｏｅ．ｏｌｅｒｍａｐｎｅａｉｎｂｔｅｎｓｎｏｕｐｔａｄｔｅａｔａｖｌｇａｕｓｉｅｔｂｉｈｄｏｒｔｄ１Ａｎｎｉａｐｉｇｒｌｔｅｗｅｅｓｒｏｔｕｎｈｃｕｌｏｔｅｖｌｅｓｓａｌｅｅｏｎｏａｓ
５０
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒａｄＭｉｏｙｔｅｈｏｇｓＴａｓｕｅｎｃｓｓｍＴｃｎｌｉ）ｒｅｏｅ
２１０２年第３１卷第４期
压力传感器的支持向量机非线性回归建模
强生杰，令刚孔，。
ＬａｚｏｉｏＴｏｇＵｎｖｒｉＬａｚｏ３００，ｉａ；２ＮａｉｎｌＧｒｅａｉｇＴｅｈｏｏｙａｎｈｕＪａｎｉｅｓｔｙ，ｎｈｕ７０７Ｃｈｎ．ｔｏａｅｎＣｏｔｎｃｎｌｇｎｄ

压力传感器特性的研究精选全文

– 46– Ⅲ 基础物理实验图2-1 等截面梁结构示意图可编辑修改精选全文完整版实验2 压力传感器特性的研究压力传感器是利用应变电阻效应，将力学量转换成易于测量的电压量的器件。

压力传感器是最基本的传感器之一，主要用在各种电子秤、应力分析仪等仪器上。

传感器的种类很多，应用极为广泛。

根据要求精度和使用方式不同，可选用不同型号的压力传感器。

一、实验目的1. 了解压力传感器的工作原理。

2. 研究压力传感器的静态特性。

3. 了解电位差计的工作原理，熟悉其使用方法。

二、实验仪器压力传感器、电位差计、稳压电源、电压表、砝码等。

三、实验原理本实验所用的传感器，是由四片电阻应变片组成，分别粘贴在弹性体的平行梁上、下两表面上。

四个应变片组成电桥，采用非平衡电桥原理，把压力转化成不平衡电压进行测量。

下面我们从三个方面对压力传感器进行讨论。

1. 应变与压力的关系电阻应变片是将机械应变转换为电阻阻值的变化。

将电阻应变片粘贴在悬臂梁式弹性体上。

常见的悬臂梁形式有等截面梁、等强度悬臂梁、带副梁的悬臂梁以及双孔，单孔悬臂梁。

图2-1是等截面梁结构示意图，弹性体是一端固定，截面积S 处处相等的等截面悬臂梁（S ＝bh ，宽度为b ，厚度为h ），在距载荷F 着力点L 0的上下表面，顺L 方向粘贴有受拉应变片R 1、R 3和受压的R 2、R 4应变片，粘贴应变片处的应变为Ybh FL Y f 2006==ε (2-1) 式中f 是应变片处的应力，Y 是弹性体的弹性模量。

从式(2-1)可看出，除压力F 外，Ⅲ 基础物理实验 – 47 –图 2-2 应变片差动电桥电路其余各量均为常量。

所以，应变ε0与压力F 成正比。

2. 电阻的变化与电压的关系由于弹性体的应变发生了变化，粘贴在其上的电阻应变片的电阻值也随之发生变化，受拉的电阻应变片电阻值增加，而受压的电阻应变片电阻值减少，把四个电阻应变片组成一个电桥，这便成为差动电桥，如图2-2所示。