0-Z_温度传感器的非线性补偿
传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 2008年第27卷第7期Z2温度传感器的非线性补偿3江 东1,杨嘉祥1,赵 宏2(1.哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080;
2.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001)
摘 要:为实现Z2温度传感器的线性输出,在对Z2温度传感器的特性进行实际测试和研究的基础上,设计了Z2温度传感器的工作电路,给出了温度数字传感器输出标准值。采用分段线性化的方法进行非线性补偿,通过单片机软件编程加以实现。实验结果表明:设计的Z2温度传感器的输出与期望的线性输出的最大误差小于±1℃,满足一般测温要求。关键词:温度传感器;非线性补偿;分段线性化;单片机中图分类号:TP212.11 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2008)07-0056-03
NonlinearcompensationofZ2temperaturesensor3JIANGDong1,YANGJia2xiang1,ZHAOHong2(1.CollegeofAutomation,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;2.The49thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,Harbin150001,China)
Abstract:InordertorealizelinearoutputofZ2temperaturesensor,thecircuitofZ2temperaturesensorisdesignedbasedontheactualtestandresearchaboutthepropertyofZ2temperaturesensor.Theoutputstandardvalueoftemperaturedigitsensorisgiven.Thenonlinearcompensationisrealizedbythemethodoffractionlinearizationthroughmonolithicmicrocomputerprogram.TheexperimentalresultsshowthatthemaximumerrorbetweentheoutputofdesignedZ2temperaturesensorandtheexpectedlinearoutputarelessthan±1℃,thismeetscommonapplication.Keywords:temperaturesensor;nonlinearcompensation;fractionlinearization;monolithicmicrocomputer
0 引 言Z2传感器是一种新型半导体器件,是由俄罗斯传感器专家V2Zotov发明并以其名字命名的。Z2传感器可以测量温度、磁场强度、紫外线强度和随时间变化的积累量、微小位移、压力、拉力、转矩、振动、转角、流体的流速、加速度等被测量[1]。Z2传感器的最大优点是输出信号幅度大,且均能直接输出开关量或数字信号,因此,可以免去放大电路和A/D转换电路部分而直接应用。但Z2传感器的输出量与被测量一般呈非线性关系[2],严重制约了Z2传感器的普及和应用,在测量中,一般需要对非线性加以补偿,传感器最终均以线性化输出。非线性补偿可以在模拟量中进行[3],也可以通过数字量进行补偿。本文针对Z2温度传感器的工作机理,基于单片机技术实现了Z2温度传感器的线性化输出,所得输出量接近所期望的直线,输出精度达到±1℃,满足一般测量要求,对于实现Z2温度传感器的批量化生产具有现实意义。1 工作机理与测量电路图1为Z2温度传感器的基本工作电路。Z2元件具有负阻效应,即Z2元件的伏—安特性中,当Z2元件两端电压增加至跳变电压Vth值时,Z2元件两端电压将由高电平跳变到低电平。将Z2元件与电容并联后,就构成了RC振荡回路,电容不断充放电,在电容两端输出脉冲频率信号u0。由于半导体的温敏特性,Z2元件的伏—安特性将随温度而变化,因此,跳变电压Vth值也随温度而变化,由此输出脉冲信号u
0
的频率也随温度变化,利用这一机理,即可实现温度测量。
图1 Z2温度传感器基本工作电路Fig1 BasiccircuitofZ2temperaturesensor
收稿日期:2008-06-12
3基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20040214003)
65第7期 江 东,等:Z2温度传感器的非线性补偿 脉冲频率信号的大小与电源电压、电阻和电容均有关,
也与Z2元件的跳变电压Vth值有关。经实际测试欲使输出有稳定的振荡,电容C的选择范围应在0.01～0.47μF,负载电阻应在5～20kΩ范围,本文电容C取值为0.1μF,负载电阻取10kΩ。当电容值较小时,振荡频率较高,有较大的应变灵敏度,但零漂也相应较大。电容值过大或过小,电路都不能振荡。电源电压E过高或过低,电路也不能振荡,
一般取E=(1.2～1.4)
V
th,此时,电路有稳定的振荡,
经过
实际测量得知,输出信号幅度在正常工作范围内,当温度T
加大时,对应的输出频率f的递增速率略有下降,见图2。
图2 Z2温度传感器的输出频率与温度关系曲线Fig2 RelationshipcurvebetweenoutputfrequencyofZ2temperaturesensorandtemperature 由图2可见,Z2温度传感器输出频率信号与温度呈非
线性关系,因此,需要对其进行非线性补偿。非线性补偿可以通过模拟电路实现,即可通过负反馈技术实现非线性补偿,也即硬件补偿。由于硬件补偿增加了成本,并且,在整个量程区间难以保证精度要求,而数字量补偿却可以通过程序进行逐点校正,具有模拟量无法比拟的优点。本文基于单片机技术通过数字量处理实现非线性补偿。由于数字信号的采集与传输是一个新问题,我国目前尚无关于频率信号的标准规定。经研究确认的线性频率信号输出标准如表1所示。表1 温度数字传感器频率输出信号标准值Tab1 Standardfrequencyoutputvalueoftemperaturedigitsensor
温度(℃)-20-1001020304050607080…
输出频率(Hz)800900100011001200130014001500160017001800…
由表1可见,频率f对温度T的灵敏度为S
f=
10Hz/℃,分辨力在±0.1℃之内,高于目前使用较多的DS18B20,可以满足一般应用要求,所以,这一灵敏度的规定是合适的。2 软件补偿原理设Z2温度传感器非线性环节特性为f
1=g1[T](T
为温
度),设校正环节特性为f
2=g2(f1),系统总输出为f2=
g2[g1(T)],现要求整个系统的输出特性为线性,即
f2=g2(f1)=g2[g1(T)]=KT.通过这2个环节的特性和总体设计要求可求出校正环节的特性,有f1=g1(T)=g1(f2/K),f2=Kg1-1(f1).
本式表明校正环节的特性与非线性环节输出特性的反函数成正比。整个线性化过程也可用图解的方法求出校正环节的特性,见图3。
图3 图解法求校正环节特性Fig3 Graphicmethodtocalculatecorrectiondata 图3中,第一象限为Z2温度传感器的非线性环节的输
出特性,第四象限是所要求的传感器线性化输出特性;第二象限为135°射线,将已知的3个象限的曲线逐点向第三象限投射,即可得到线性化环节的特性曲线。如果非线性环节输出特性在时间上是稳定的,可以统计出非线性误差值或找出非线性误差的规律,从而可以得到校正值或按照某种校正算法得到所需准确的线性数值[4]。经实验测定,Z2温度传感器受温度影响输出的非线性特性具有这一线性化的基本要求,即具有时间稳定性。这里,采用单片机系统进行校正,测定20个以上点进行系统校正。通过串行输入的方法来测量传感器的输出频率[5],
通过I/O端口输出线性化频率。系统的输出除了具有与被测量呈线性输出外,还具有波形整形的功能。3 非线性补偿考虑到Z2温度传感器的输入输出负载效应[6],为减小
测量误差,采用LM358运算放大作为信号隔离。采用89C52作为核心部件,用单片机定时/计数器实现频率测量,通过软件编程实现非线性补偿、自动量程转换、软件滤波、自校正以及键盘、显示等监控管理,最后,以RS-232串行接口方式输出频率量。主机原理图如图4所示。
图4 主机电路图Fig4 Maincircuitdiagram
75 传感器与微系统 第27卷 由图4可见,参数输入、修改、保存电路部分采用串行E2PROM,这里,选用24C02来输入、修改、保存温度校正测量的标定与随时修改校正参数。键盘电路采用89C52的P1口,直接输入开关量,实现人—机对话功能。显示部分采用RF16V8与74LS573锁定显示数据。串行输出采用RS-232接口芯片,实现电平转换,输出校正后的频率信号并可实现与上位机的通信。电源电路采用AD/DC模块,型号分别为HAS25-12-12WED和HAS25-5-12WED,电源标称值为12V/0.22A和5V/0.5A。为保证测量精度,将整个测量范围分为20个区间,程序首先判断当前测量频率所在区间,并调用相应校正数据进行非线性补偿。程序框图见图5。图5 Z2温度传感器非线性补偿程序框图Fig5 BlockdiagramofnonlinearcompensationprogrammingofZ2temperaturesensor 经过单片机非线性补偿后的结果见图6。 由补偿后结果可以看出:误差在±1℃范围之内,满足一般测量要求。4 结束语由上可见,Z2温度传感器具有非线性输出特性,需要进行非线性补偿方可实际应用。本文给出的温度数字传感器输出信号的标准值在实际使用中不影响测量灵敏度和输出的精度要求,用所设计的Z2温度传感器工作电路对输入波形整形可靠。实验结果表明:采用的单片机软件校正所得数据最大误差不超过±1℃,该校正方法为Z2温度传感器的批量化生产奠定了基础。
图6 Z2温度传感器非线性补偿结果Fig6 NonlinearcompensationresultsofZ2temperaturesensor参考文献:
[1] 傅云鹏.Z2半导体敏感元件(1)—Z2元件及其应用开发综述[J].传感器世界,2001,7(2):1-8.
[2] 周长恩.Z2半导体敏感元件(2)—Z2元件的研制实践与工作机理的定性分析[J].传感器世界,2001,7(4):1-9.
python 温度补偿算法
python 温度补偿算法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：Python温度补偿算法是一种用于校正传感器测量温度误差的算法。
在很多实际应用中，传感器测量的温度值会受到环境温度的影响，导致测量结果不准确。
为了解决这个问题，我们可以使用温度补偿算法来消除测量误差，提高温度测量的准确性。
温度补偿算法的原理基于传感器的工作特性和环境温度的影响。
传感器在不同温度下的输出会有不同的偏差，因此需要根据环境温度的变化来调整传感器测量结果。
一般来说，传感器的温度补偿算法可以分为线性补偿和非线性补偿两种类型。
线性补偿算法是指根据传感器在不同温度下的输出值和真实温度之间的线性关系进行校准。
这种算法通常通过测量传感器在不同温度下的输出值，然后根据线性插值的方法来算出传感器的实际输出值。
这种方法简单易行，但不能完全消除所有的温度误差。
非线性补偿算法则通过建立传感器输出值与真实温度之间的非线性关系，来更准确地补偿温度误差。
这种算法一般需要事先收集大量的数据，然后使用机器学习或数学模型来拟合出传感器的非线性特性，从而实现更准确的温度补偿。
在Python中，我们可以使用各种库和工具来实现温度补偿算法。
numpy库可以用来进行数据处理和插值运算，scikit-learn库可以用来进行机器学习建模，matplotlib库可以用来绘制图表来展示温度补偿效果等。
下面我们来介绍一个简单的温度补偿算法示例，使用线性插值的方法来实现传感器的温度校正。
我们需要收集传感器在不同环境温度下的输出值和真实温度，建立一个温度补偿表。
然后，我们可以编写一个Python函数来实现温度补偿的计算，具体代码如下：```pythonimport numpy as np# 温度补偿表temp_compensation_table = {0: 1.0,10: 0.98,20: 0.95,30: 0.92,40: 0.88}def temperature_compensation(temperature,sensor_output):# 线性插值keys = sorted(temp_compensation_table.keys())if temperature <= keys[0]:return sensor_output *temp_compensation_table[keys[0]]if temperature >= keys[-1]:return sensor_output *temp_compensation_table[keys[-1]]for i in range(1, len(keys)):if temperature < keys[i]:x0, x1 = keys[i-1], keys[i]y0, y1 = temp_compensation_table[x0],temp_compensation_table[x1]return sensor_output * (y0 + ((temperature - x0) / (x1 - x0)) * (y1 - y0))# 测试temperature = 25sensor_output = 100compensated_output =temperature_compensation(temperature, sensor_output) print(f"补偿后的输出值为: {compensated_output}")```在这段代码中，我们定义了一个温度补偿表`temp_compensation_table`，包含了在不同温度下的传感器输出的修正系数。
WZP型铂电阻温度传感器Pt1000信号的线性化处理
ＷＺＰ型铂电阻温度传感器Ｐｔ１０００信号的线性化处理作者：赵红梅米启超来源：《现代电子技术》2008年第05期摘要：在分析工业生产和科学研究中广泛使用的WZP型铂电阻温度传感器Pt1000输出特性的基础上，采用恒流源的方法，通过在运放同相输入端增加调整电压、增加输出级放大电路、在电路中设置可变电阻、使用高精度稳压电源等措施，设计出温度传感器Pt1000信号处理综合电路，该电路有效解决了温度传感器信号变换过程中的非线性和信号补偿问题。
关键词：温度传感器;Pt1000;信号处理;线性中图分类号：TP702 文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)0516902Signal Linear Processing Circuit Design for WZP-platinum Resistance Temperature SensorPt1000ZHAO Hongmei,MI Qichao(Pingdingshan Institute of Technology,Pingdingshan,467044,China)Abstract：This article based on the study output characteristics of WZP-platinum resistance temperature sensor Pt1000 widely-used in industrial production and scientific research,using the method of constant-current source,adopting such measures through an input voltage adjustment to the integrated operational amplifiers and add output level amplifier and set high precision DC power supply.Designing the signal processing integrated circuit for temperature sensor Pt1000.The circuit effective solution to the issue of nonlinear and compensation in the process of temperature sensor signal transformation.Keywords：temperature sensor;Pt1000;signal processing;linearWZP型铂电阻温度传感器Pt1000是利用元件电磁参量随温度变化的特性对温度与温度有关的参量进行检测的装置。
基于MLP传感器的非线性校正
网络算法进行数据 融合 消除温度 对测量精度影响 ， 研究结果证 明该 方法的有效 性和可行性．
关键 词 ： 数据融合 ；多层感 知器 ； 归一化 ；非线形校正
中图分类号 ： Ｔ Ｐ １ ８ ３ 文 献 标 志码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ２ ３ ７ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ １ ８
别是在高温条件下传感器的输出存在严重的测量误差 ， 这都给传感器的使用带来很多不便． 将多层感知 器 网络 （ ＭＩ Ｐ ） 引人 传感 器 的数据 融合 中 ， 抑制传 感 器交叉 敏感 应度 ， 使传 感 器 的精 度 大大提 高．
１ 数 据 融合 技 术
基于遗传算法的RBF神经网络在铂电阻温度传感器非线性补偿中的应用
基 于 遗 传 算 法 的 Ｒ Ｆ神 经 网络 在 铂 电阻 Ｂ 温度传 感器非线性补偿 中的应 用
董 玲 娇
（ 温州职 业技 术 学 院 电 气电子工程 系，浙 江 温 州 ３５３ ） ２ ０５
摘 要： 针对铂电阻温度传 感器在实 际应用中存在非线性 问题 ， 提出了基 于遗传算法优化径向基函数 （ Ｂ ） Ｒ Ｆ 神经网络实
第２ ８卷 第 １期 ２１ ００年 ２月
轻工机搬 曲 ｔ ｄ咖 血 ｌ 肘＿ 叠 曲 ｅ
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ １ １２ ． Ｆｅ ． ０１ ｂ２ ０
［ 自控 ・ 检测］
Ｄ Ｉ ０３６／．ｓ． ０－ ９．０００．１ Ｏ： ． ９ｊｉｎ１ ５ ８５２１．１ ６ １ ９ ｓ ０ ２ ０
ｒｄ ｌａｉｆｎｔｎ （ Ｂ ａｉ ｓ ｕ ｉ Ｒ Ｆ）ｎｕａ ｎｔｏｋ ｈ ａｅ ａａｙｅ ｈ ｒ ｃ ｌ ｏ ｏ—ｎａｉ ，ｄｓ ｎｄＲ Ｆ ｎｕａ ａｂ ｓ ｃ ｏ ｅｒｌ ｅ ｒ．Ｔｅｐｐｒ ｎｌ ｄｔ ｐｉ ｉ ｎｎｌｅｒｙ ｅｇｅ Ｂ ｅｒｌ ｗ ｚ ｅ ｎｐ ｆ ｅ ｉ ｔ ｉ
ｓ ｗｔ ｔｈ ｏ—ｎａ ｔ ｃｍ ｅｓ ｏ ｅ ｏ ｒ ｌ ｎｍ ｒ ｉａｃ ｒ ｔａ ａｄｆ ｓ ｌ ［ ｈ ４ｆ ． ｂ １ ｈ ａ ｔ ｎｎｌ ｅｒｙ ｏ ｐｎａ ｎｍ ｔ ｄｆ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｓ ａｉ ｌ ｎ ａ ｂ ． ｃ ， ｉ １ｔ ．０ ｏ ｈ ｅ ｉ ｉ ｉ ｔ ｈ ｏ ｐｔ ｉ ｅ ｓ ｎ ｉ ｐ ｃｃ ｅ ｉｅ ｇ ａ
现其非线性 补偿 的方法。分析了非线性补偿原理 。 设计 了 Ｒ Ｆ神经 网络 补偿器 ， Ｂ 并引入遗传 算法优化 神经 网络 结构和
参数。实验 结果表 明， 所提 出的铂 电阻温度传感器非线性补偿 方法是 实用和可行 的。图４表 １参 １ ０ 关 键 词： 控制技术 ； 温度非线性补偿 ； 径向基函数神经网络 ； 遗传算法
温度补偿算法,温控风扇-概述说明以及解释
温度补偿算法,温控风扇-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写如下：在各种工业设备和电子产品中，温度是一个关键的参数。
温度不仅会影响设备的性能和寿命，还可能引发故障和损坏。
为了有效控制温度，提高设备的稳定性和可靠性，温度补偿算法和温控风扇应运而生。
温度补偿算法是一种用来校正传感器温度测量误差的技术。
由于传感器在不同环境温度下可能存在线性或非线性的漂移，传统的温度测量结果可能会产生误差。
温度补偿算法通过对传感器输出值进行修正，使测量结果更加准确和可靠。
温控风扇是一种集温度监测和风扇控制为一体的设备。
其工作原理是通过实时监测环境温度，当温度达到设定阈值时，自动启动风扇进行散热，当温度降低到一定程度后，自动停止风扇工作。
通过这种方式，温控风扇能够及时有效地降低设备温度，保证设备长时间稳定运行。
温度补偿算法和温控风扇在许多领域都有广泛的应用。
例如，工业自动化领域中的温度监测和控制系统、电子产品中的温度管理等。
通过采用温度补偿算法和温控风扇，可以有效提升设备的性能、稳定性和可靠性。
本文将分别介绍温度补偿算法和温控风扇的工作原理、应用场景和优势，并对其未来的发展进行展望。
通过深入了解温度补偿算法和温控风扇，读者将能够更好地理解和应用这些技术，为设备温度控制提供有效的解决方案。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成这样：1.2 文章结构本篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将概述温度补偿算法和温控风扇的重要性和应用场景，并介绍文章的目的。
正文部分将详细介绍温度补偿算法和温控风扇。
首先，我们将详细说明温度补偿算法的原理以及它在各个领域中的应用场景。
接着，我们将介绍温控风扇的工作原理和它在不同应用领域中的应用。
在结论部分，我们将对整篇文章进行总结，并展望未来温度补偿算法和温控风扇的发展趋势。
通过本文的阐述，读者将对温度补偿算法和温控风扇有一个全面的了解，并对其在各个领域中的应用有进一步的思考和研究。
称重传感器自适应动态补偿方法
称重传感器自适应动态补偿方法
称重传感器的自适应动态补偿方法主要包括以下几种：
1. 温度补偿：由于温度的变化会影响到称重传感器的性能，因此需要测量环境温度并对称重传感器的输出做相应的修正，以提高测量的准确性。
2. 零点补偿：在称重传感器载荷未施加时，输出信号应为零。
但可能存在零点漂移，因此需要定期对零点进行修正，以保持传感器的稳定性。
3. 非线性补偿：称重传感器的输出信号应当是线性的，但可能存在非线性误差。
因此，需要对称重传感器的输出信号进行非线性修正，以提高测量的精度。
4. 震动补偿：震动会对称重传感器的测量产生干扰，因此可以加装减震装置或使用特殊的信号处理算法来抑制震动干扰，以提高称重传感器的测量准确性。
5. 电源电压补偿：当电源电压不稳定时，会对传感器的输出信号产生影响。
可以对电源电压进行稳定化处理或对传感器的输出信号进行电压补偿，以减小电源电压变化对测量结果的影响。
这些补偿措施的具体实施方法和程度会根据具体的称重传感器的类型和要求而有所不同。
温度探头原理
温度探头原理温度探头是一种用于测量温度的传感器，它可以将温度转换成电信号，从而实现对温度的监测和控制。
温度探头的原理是基于热敏效应，即物质在温度变化下会产生电阻值的变化。
下面将详细介绍温度探头的原理及其工作过程。
首先，温度探头的核心部件是热敏元件，它是一种能够随温度变化而改变电阻值的材料。
常见的热敏元件有铂电阻、热电偶和热敏电阻等。
当温度发生变化时，热敏元件的电阻值也会随之发生变化，这种变化可以通过电路进行测量和记录。
其次，温度探头通常还包括一个信号调理电路，用于放大和处理热敏元件产生的微弱信号。
这样可以提高测量的精度和稳定性，同时还可以校准和补偿温度传感器的非线性特性，确保测量结果的准确性。
另外，温度探头还需要一个外壳来保护热敏元件和电路，同时还要能够与被测物体有效接触，以确保温度的准确测量。
因此，温度探头的外壳材料通常选择耐高温、耐腐蚀的材料，如不锈钢、陶瓷等。
此外，温度探头还需要一个连接器，用于将温度传感器与测量仪器或控制系统连接起来，实现温度数据的传输和处理。
连接器的选择要考虑到信号传输的稳定性和可靠性，以及使用环境的要求。
最后，温度探头的工作过程可以简单概括为，当温度发生变化时，热敏元件的电阻值发生变化，信号调理电路放大和处理这一变化信号，最终将结果传输到测量仪器或控制系统中进行显示或控制。
通过这一过程，温度探头实现了对温度的准确测量和控制。
总之，温度探头是一种利用热敏效应实现温度测量的传感器，其原理是基于热敏元件的电阻值随温度变化而变化。
通过信号调理电路和外壳的保护，温度探头可以实现对温度的准确测量和稳定控制，广泛应用于工业生产、科研实验和生活中的温度监测领域。
自考总复习_自动检测技术27984(内容)
昆山《自动检测与转换技术》题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念测量:借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的认识过程。
测量结果包含数值和单位。
测量的方法① 按手段分：直接测量、间接测量；② 按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③ 按显示方式分 模拟式测量、数字式测量偏位式测量——如：弹簧秤 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪偏位式测量：测量过程中，被测量直接作用于仪表内部比较装置，使该比较装置产生偏移量，直接以仪表的偏移量来表示被测量的测量方式。
零位式测量：测量过程中，被测量与仪表内部的标准量相比较，当测量系统达到平衡时，以标准量的值决定被测量的值。
微差式测量：预先使被测量与仪表内部的标准量达到平衡，当被测量有微小变化时，测量装置失去平衡，用偏位式仪表指出其变化部分的值。
偏位式测量易产生灵敏度漂移和零点漂移。
示值的变化由二个因素组成：零漂和灵敏度漂移。
测量误差 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值 绝对误差是有单位的量(2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100 绝对误差取最大值* 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的P9 例1-1 例1-2 看懂*选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
自动检测技术)第4章检测信号的线性化及温度补偿
温度补偿方法一：硬件补偿
80%
使用温度传感器
在检测系统中加入温度传感器， 实时监测环境温度的变化，并根 据温度变化调整检测元件或电路 的工作状态。
100%
热敏电阻补偿
利用热敏电阻的阻值随温度变化 的特性，对检测信号进行补偿， 以抵消温度变化对检测结果的影 响。
80%
集成温度传感器
集成温度传感器能够将温度测量 和信号处理功能集成在一起，实 现自动的温度补偿功能。
自动检测技术第4章检测信号 的线性化及温度补偿
目
CONTENCT
录
• 引言 • 检测信号的线性化 • 温度对检测信号的影响及补偿 • 线性化及温度补偿的实际应用 • 结论
01
引言
背景介绍
自动检测技术是现代工业生产中不可或缺的环节， 能够提高生产效率和产品质量。
在实际应用中，检测信号常常受到非线性及温度变 化的影响，导致测量结果不准确。
03
温度对检测信号的影响及补偿
温度对检测信号的影响
温度变化导致检测元件性能改变
温度变化可能影响检测元件的物理和化学性质，进 而影响其输出信号的准确性和稳定性。
温度对信号传输的影响
温度变化可能导致信号传输线路的阻抗发生变化， 影响信号的传输质量和稳定性。
温度对信号处理的影响
温度变化可能影响信号处理电路的性能，如放大器 、滤波器等，从而影响检测结果的准确性。
要求较高的场合。
线性化方法三：复合线性化
01
复合线性化是结合硬件和软件线性化的一种方法，通过硬件电路对信号进行初 步处理，再通过软件算法对数据进行进一步处理，从而实现线性化。这种方法 精度高、实时性好、成本较低。
02
复合线性化的优点是精度高、实时性好、成本较低，且易于实现复杂算法。
NTC热敏电阻的非线性误差及其补偿
NTC热敏电阻地非线性误差及其补偿2、热电特性热敏电阻在其自身温度变化1 c时,电阻值地相对变化量称为热敏电阻地温度系数，其值为:—R由式＜2）可以看岀，NTC 热敏电阻地温度系数是负值 ，且与温度变化有关.温度越低，温度系数越大,灵敏度越高，所以NTC 热敏电阻常用于低温测量.图1串井联电阻实现热敏电阻线性化三、热敏电阻地线性化热敏电阻地主要优点是电阻温度系数大 ，灵敏度高，响应速度快，能进行精密温度测量.主要缺点是热电特性非线性现象严重，使用时必须进行线性补偿，下面介绍三种热敏电阻线性化地方法.1、串并联电阻地方法如图1所示，当温度变化时，要使R T 线性变化，其中「为要串联地电阻 NTC 热敏电阻•下面说明如何确定 r i 和匕地阻值<4 )在式＜4 ）中，r TO 、r Ti 、r T2、R TO 、R TI、R T2均为已知量，代入式＜4）即可求岀 口、r 2阻值地大 小.实际电路中，为了满足通过 R T 电流大小地需要，常要再并联上一个电阻分流 ，其大小由通过地电流大小决定，此电阻与R T 地值相差很大，基本不影响 R T 与温度地线性关系.运用串并联电阻地方法实现热敏电阻线性化简单易行，可用于精度要求不高地场合 .2、线性插值法,r 2为要并联地电阻，r T 为<3)当补偿温度范围为 T i ~T 2时，可在三个温度点上测量 地温度，一般常选25 C ，热敏电阻阻值分别为 「TO 、「T1、「T 值，即T O 、 T i 、T 2 ,T O 取T i 与T ?之间「T2,而R TI 、R T 2、R T O 是线性化处理后理想查表法是一种分段线性插值法 []，它是根据精度要求对反非线性曲线段,分段越多，线性化精度越高，分段后用若干段折线逼近曲线 时，首先要明确对应输入被测温度 T 地输岀量热敏电阻阻值 地斜率进行线性插值，从而求出被测温度.F 面以四段＜5个折点）为例，说明线性插值法实现线性化地过程 .五个点地折点坐标值为:所以温度T 地表达式地通式为:<5)上式中,k 为折点地序号，如对应第三个折点，k=3,对应第四段折线方程＜如图2所示）进行分,将折点坐标值存入数据表中，测量R 是在哪一段，然后根据那一段直线 横坐标: 0、R 「R ?、R 3、R 4 ； 纵坐标: 0、T1、T2、T3、T4 ；在第一段 勺卫&厂0），即点＜0,0 ）与点＜R I ,T I ）之间，折线方程为：T=0+I '在第二段 ，即点＜R I ,T I ）与点＜R 2,T 2）之间，折线方程为:T=在第三段 ，即点 <R 2,T 2)与 <R 3,T 3) 之间，折线方程为：T=在第四段 ，即点 <R 3,T 3)与 <R 4,T 4) 之间，折线方程为：T=0 ■■卫1 ■总■ Ba H 01. £P ■ Tsi T-f图3线性插值法热敏电阻非线性自校正程序流程图依据以上地分析，由输岀地热敏电阻阻值R 求取被测温度 T 地程序流程图如图3所示.3、应用指数对数电路法图4为用对数指数电路实现热敏电阻线性化 .热敏电阻地热电特性为指数关系 ，可以设想岀一种电路结构，主要完成对数运算功能，实现电路地输岀与温度变化成线性关系 .本着这一原则，设计岀了对数指数运算电路［2］实现了热敏电阻线性化地输岀 .下面分析图4所示电路地热敏电阻线性实现方法＜R t 为热敏电阻）.D DK =—■—£ 旺 TylnP 广-几血上L 人一丹1M 昌h=a |—r|Lli=Lh=*已0D4用对数指数电路实现热敏电阴銭性化厂各<7)由式＜7 ）可以看岀，要使U o 与温度T 成线性关系，式＜7 ）分母中地前三项地代数和应为零 则式＜7）就变为： ' 九—「式＜8 ）中，U T 、I SR 、B 都随温度变化发生微小变化 ，实验证明它们地变化对输岀地作用相互抵消,基本不影响线性化结果 .由此可得：B -136J — - 3244本实验中，取 R o =R 4=2Ok JR 2=R 3=10kJ,E=5V, I SR =1 从，T o =298.15K, ■「K把上述数据代入式 ＜10 ）中，可得R 1=54.4k'1 利用以上地指数对数电路法对热敏电阻进行线性处理 ，简单易行，图4为对数指数电路线性化处理后地实测直线与理论直线 ，可以看出，其线性化范围大，非线性误差小于 _5%FS,可以基本消 除热敏电阻测温时地非线性特性.不过,由于三极管地温度电压当量U T 随温度变化产生地变化要大于反向饱和电流地变化，会使传感器地灵敏度略有降低.参考文献:U T —三极管地温度电压当量由式＜6）和式＜1）可以求解岀 U o 得:<8)至此,线性化地关键在于求取R i 地值,计算公式是:U T ]n ―-——+-U T<9)<10)式中，[1]文刘君华.智能传感器系统[M].西安:西安电子科技大学岀版社,2000[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第三版＞[M].北京：高等教育岀版社,2000。