传感器的补偿与标定
磁传感器阵列安装误差标定与补偿
( 总 第 1 9 8 期)
磁传感器阵列安装误差标定与补偿(陶威等)
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磁 场 空 间 中 ，利 川 特 定 的 算 法 对 其 输 出 的 磁 场 数 据 进 行 解 算 ，以 达 到 优 于 单 个 磁 通 门 测 量 性 能 的 效 果 [2].
使用磁通门传感器进行磁传感器阵列组装后， 往往会出现传感器实际敏感轴与阵列敏感轴方向 不 一 致 的 情 况 ，这 种 由 于 安 装 不 够 精 确 而 产 生 的 角 度 误 差 对 磁 场 测 量 精 度 有 关 键 影 响 ，因此，有 必 要 对 这 一 安 装 误 差 角 进 行 标 定 和 补 偿 [3].
(4)
= [B l3 B l， Bl,y .
(5)
若 不 存 在 安 装 误 差 角 ，当 磁 传 感 器 阵 列 由 “位
置 1”到“位 置 2”绕 坐 标 系 拟 e3；eZe中 的 & 轴旋转
% = 180°时 ，旋 转 前 后 磁 传 感 器 阵 列 坐 标 系 中
J：轴 和 j 轴 的 输 出 表 现 为 大 小 相 等 ，方 向 相 反 ， z 轴无变化，则旋转前后的输出为
和 误 差 修 正 模 型 ，对 比 不 同 位 置 状 态 r 磁 传 感 器 阵 列 输 出 的 磁 场 = 分 量 ，得 到 基 于 位 置 法 求 解 和 补 偿 安 装 误 差 角 的 方 法 . 通 过 试 验 验 证 了 该 方 法 的 正 确 性 ，结 果 表 明 ：该 方 法 能 实 时 有 效 地 标 定 和 补 偿 磁 通 门 传 感 器与磁传感器阵列之间的安装误差角. 安装误差角标定精度在0.2°以 内 . 相 同 磁 场 环 境 f 磁传感器阵列输 出 的 正 反 方 向 磁 感 应 强 度 绝 对 值 之 差 在 100 n T 以 内 ，比 未 标 定 前 提 升 了 两 个 数 W 级 ，具 有 T.程 应 用 价 值 .
传感器的补偿和抗干扰技术
( xi xk 1 )( xi xk 2 ) ( xi xk )( xi xi 2 ) yi yk yk 1 ( xk xk 1 )( xk xk 2 ) ( xk 1 xk )( xk 1 xk 2 ) ( xi xk )( xi xk 1 ) yk 2 ( xk 2 xk )( xk 2 xk 1 )
当检测值确定后，首先通过查表确定所在区间，再顺序 调到预先计算好的系数项，然后代入插值公式计算出。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2) 二次插值法(又称抛物线法)
它的基本思想是用 n 段抛物线，每段抛物线通过3个相邻 的插值接点，来代替函数 y f ( x)的值。可以证明，y i 的计 算公式为
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2. 传感器动态特性的实验确定法
动态特性的实验确定方法常常因传感器的形式 (如 机械的、电气的、气动的)不同而不完全一样，但从原 理上一般可分为阶跃信号响应法、正弦信号响应法、随 机信号响应法和脉冲信号响应法等。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
抗干扰技术
“干扰”在检测系统中是一种无用信号，它会在测 量结果中产生误差。因此要获得良好的测量结果，就 必须研究干扰来源及抑制措施。通常把消除或削弱各 种干扰影响的全部技术措施，总称为抗干扰技术或称 为防护。 干扰的产生 干扰(也叫噪声)是指测量中来自测量系统内部或 外部，影响测量装置或传输环节正常工作和测试结果 的各种因素的总和。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
干扰的产生主要有两大类：电气设备干扰 和放电干扰。电气设备干扰主要有射频干扰、 工频干扰和感应干扰等；放电干扰主要有弧光 放电干扰、火花放电干扰、电晕放电干扰和天 体、天电干扰等。 根据干扰产生的原因，通常可分为以下几 种类型。 1. 机械干扰 2. 热干扰 3. 光干扰 4. 湿度干扰 5. 化学干扰6. 电磁干扰
航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿
航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿毛瑞燕;高国伟;徐万芝【摘要】对于航姿参考系统中磁航向传感器的输出精度来说,误差环境对其精确度的影响起着很大的作用.为了校正磁航向传感器的误差,提出了一种基于改进最小二乘法的椭球拟合法,对三轴磁传感器误差做快速标定补偿.首先,对磁航向传感器的误差产生机理进行有效分析,然后,针对分析结果建立误差椭球模型,推导出误差系数的解算公式,利用改进的椭球拟合方法对磁航向传感器进行标定和补偿.实验结果表明,改进的椭球拟合方法能够正确快速的标定补偿磁航向传感器的零偏误差、非正交误差、灵敏度误差,在解决当前磁传感器标定补偿计算量大、操作时间长、标定设备要求高等问题上达到了预期的效果,具有补偿效果显著,简单易行等特点.【期刊名称】《传感器世界》【年(卷),期】2017(023)005【总页数】5页(P33-37)【关键词】磁航向传感器;椭球拟合;标定补偿;误差模型;最小二乘法【作者】毛瑞燕;高国伟;徐万芝【作者单位】北京信息科技大学,北京市传感器重点实验室,北京100101;北京信息科技大学,北京市传感器重点实验室,北京100101;北京信息科技大学,北京市传感器重点实验室,北京100101【正文语种】中文【中图分类】V241.6一、引言航姿参考系统广泛应用在无人机、UXO探测、石油钻井等领域，其中的磁航向传感器作为测量地球磁场的一部分为载体确定航向角。
为获得高可靠性，高精度的导航信息，我们就要对磁航向传感器进行有效地标定和补偿。
国内外学者从误差模型和参数估计方面对磁航向传感器误差校正做了大量研究，目前感器标定方法主要有十六位置翻转法，给定基准法，椭圆拟合法，遗传算法等等[1]。
在这些方法中，十六位置法虽然简单易操作，但是精度却不是很高；给定基准法在磁场强度变化不是很明显时，具有不错的补偿精度，但是对外部仪器的要求较高；椭圆拟合法只需在水平面旋转一周就可以自动拟合出椭圆函数[2]，并且精度很高，但是椭圆拟合法，虽无需外部设备，却只能应用在二维罗盘的平面补偿；遗传算法计算量大，控制复杂。
传感器的补偿与标定
温度补偿技术
3.综合补偿：零点和灵敏度不分开补偿，保持系 统的输出不随温度变化。
二、软件方法
建立温度误差的数学模型，通过编程计算补偿 温度变化的影响，称为软件方法。 1.零点补偿：检测零漂值并存在微机中，每次测量都 减去这个零漂值，能实现零点补偿。
实际曲线，再用近似曲线公式计算输出量，常 用的方法有两种。
1.线性插值法 次插值法
10.2 温度补偿技术
温度补偿技术是为削弱环境温度对仪表性能的影响 而采取的技术措施。
10.2.1 温度补偿原理 10.2.2 温度补偿方式
一、自补偿 自补偿是利用传感器本身部件的温度特性抵消温
度变化影响的方法。 二、并联补偿
非线性补偿技术
非线性元件与运放组合的方式有三种： (1)非线性元件接在运放反相输入端。 (2)非线性元件接在单端反相输入运放的反馈电
路。 (3)非线性元件接在单端同相输入运放的反馈回 路。 2. 非线性电阻网络与运放构成的补偿电路 3. 补偿热电偶非线性的实用电路
非线性补偿技术
10.1.3 数字线性化
数字线性化是用软件进行非线性补偿，常用的方 法有三种。 一、计算法
用根据传感器特性函数编制的计算程序计算与输 入对应的输出量的方法称为计算法。 二、查表法
在测量范围内把被测量分为若干个等分点，计算 或测出对应的输出值，列单曲线近似代替该区间的
并联补偿是在主测量环节上并联一个补偿环节使 总输出不随温度变化。
温度补偿技术
三、反馈式补偿
反馈式补偿是利用负反馈原理保持仪表的特性不 随环境温度变化的。
10.2.3 温度补偿方法
stm32压力传感器补偿算法
一、概述STM32压力传感器在工业控制、汽车电子和医疗设备等领域有着广泛的应用。
但是由于环境温度、供电电压等因素的变化，传感器的输出信号常常会受到影响，导致测量结果不准确。
对于压力传感器的数据进行补偿处理，是保证其性能稳定和输出准确的关键之一。
二、压力传感器的工作原理1. 压力传感器是一种能够将压力信号转换成电信号输出的传感器，其工作原理主要基于应变规。
当被测压力作用在传感器敏感元件上时，敏感元件产生应变，从而改变元件的电阻值，最终转换成电压信号输出。
2. 传感器的输出信号受到环境温度、供电电压等因素的影响，可能导致输出值的漂移和误差，因此需要通过算法进行补偿处理，提高传感器的准确度和稳定性。
三、压力传感器的补偿算法1. 温度补偿为了消除温度对传感器输出信号的影响，需要进行温度补偿处理。
具体的算法如下：- 采集环境温度数据，并与预先设定的标定温度数据进行比较；- 根据温度变化的规律，建立对应的补偿模型；- 将温度补偿模型应用到传感器的输出信号中，实现温度补偿处理。
2. 零点漂移补偿传感器输出信号在长时间使用后，可能会出现零点漂移，导致测量误差。
需要对传感器的零点偏移进行补偿处理。
具体的算法如下：- 通过特定的校准过程，获取传感器的零点偏移数据；- 记录零点偏移数据，并建立对应的补偿模型；- 将零点漂移补偿模型应用到传感器的输出信号中，实现零点漂移补偿处理。
四、应用案例以工业控制领域为例，我们可以将STM32压力传感器补偿算法应用到液压系统的控制中。
通过温度补偿和零点漂移补偿处理，可以提高液压系统的稳定性和准确度，从而保证工业设备的正常运行。
五、总结在STM32压力传感器的应用中，补偿算法是保证其性能稳定和输出准确的关键之一。
通过对环境温度、供电电压等因素的补偿处理，可以提高传感器的准确度和稳定性，从而满足不同领域的需求。
希望本文对读者在压力传感器的补偿算法方面有所帮助。
六、压力传感器的数据滤波处理传感器的输出信号受噪声干扰，可能会引起输出信号的波动或者干扰，因此需要对传感器的输出信号进行滤波处理。
加速度传感器标定方法
加速度传感器标定方法
加速度传感器的标定是为了确定传感器的灵敏度、偏移量和线性度等参数，以确保其测量结果的准确性。
以下是一些常见的加速度传感器标定方法：
1. 零点标定：将传感器置于无加速度状态下，记录传感器的输出值作为零点偏移量。
这可以通过将传感器放置在水平表面上或使用特殊的标定设备来实现。
2. 灵敏度标定：通过施加已知的加速度值，并测量传感器的输出，来确定传感器的灵敏度。
可以使用振动台、旋转平台或其他产生已知加速度的设备来进行标定。
3. 线性度标定：通过在不同加速度范围内进行标定，来确定传感器的线性度。
可以使用多个已知加速度值进行测量，并检查传感器输出与加速度之间的线性关系。
4. 温度补偿：加速度传感器的性能可能会受到温度的影响。
因此，在标定过程中，可以考虑在不同温度下进行测量，并使用数学模型或查表法对温度进行补偿。
5. 交叉灵敏度标定：某些加速度传感器可能对不同方向的加速
度敏感。
为了修正这种交叉灵敏度，可以在不同方向上施加加速度，并记录传感器的输出。
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。
传感器的标定..课件
智能化标定
自动化标定
通过智能化技术实现传感 器自动标定，减少人工干 预和操作成本。
数据驱动标定
利用大量传感器数据通过 机器学习算法进行自动标 定和校准。
在线标定
在传感器工作过程中进行 实时标定，提高传感器性 能和稳定性。
标准化发展
制定统一标准
推动制定全球统一的传感器标定标准和规范，促 进传感器产业的发展。
多参数标定能够更全面地描述传感器特性的多参数性，提高标定 的精度和可靠性，但计算复杂度更高，需要更多的计算资源和时 间。
03
传感器标定实验
实验设备与环境
传感器标定设备
包括传感器标定架、数据采集系 统、计算机等。
环境要求
实验室应保持恒温、恒湿，避免 外界干扰，确保实验结果的准确 性。
实验步骤
准备工作
动调整传感器的性能参数，以适应环境变化。
06
传感器标定未来发展与展望
新技术应用
01
02
03
人工智能技术
利用人工智能算法对传感 器数据进行处理和分析， 提高标定精度和效率。
物联网技术
通过物联网技术实现传感 器远程标定和数据传输， 降低成本和提高灵活性。
虚拟现实技术
利用虚拟现实技术模拟传 感器工作环境，进行传感 器性能测试和标定。
温度补偿
通过测量传感器在不同温度下 的性能参数，对其进行温度补 偿，以提高测量精度。
噪声抑制
采用滤波器等方法抑制传感器 输出信号中的噪声，提高测量
信号的信噪比。
02
传感器标定原理
线性标定原理
线性标定是指通过已知的标准量对传感器的输出进行标定，以确定其输入与输出之 间的线性关系。
线性标定通常使用最小二乘法或多项式拟合等方法，通过一系列已知的标准量对传 感器的输出进行线性回归分析，得到输入与输出之间的线性方程。
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10.2 温度补偿技术
三、反馈式补偿 反馈式补偿是利用负反馈原理保持仪表的特 性不随环境温度变化的。 10.2.3 温度补偿方法 温度补偿有软件补偿和硬件补偿两种方法。 一、硬件方法 1.零点补偿：用一附加电路产生与零漂大小相等、 极性相反的信号实现补偿。 2.灵敏度补偿：随时测量检测系统的灵敏度，再 通过一定的电路控制系统的灵敏度，使其保持不 变来实现补偿。
10.3 传感器的标定
10.3.2 传感器的动态标定 传感器静态特性与动态特性相差很大。静态 标定后应进行动态标定，确定它们的动态特性参 量。 一、压力传感器的动态标定设备 标定时所用的标准信号有两类：正弦波和阶跃 波。测出传感器的输出后，经分析处理，便可确 定其动态特性参数。 动态压力发生装置可选激波管、快开阀、正弦 力发生器等。 二、压力传感器动态标定方法
10.1
非线性补偿技术
测量中，传感器的输出量与输入量间应为 线性关系。但多数传感器具有非线性，为了使 用方便，必须进行非线性补偿。 10.1.1 造成非线性的原因 一、传感器变换原理的非线性 二、转换电路的非线性
10.1.2 模拟线性化 在输入信号通道中加入非线性补偿环节 进行补偿的方法称为模拟线性化。
10.2 温度补偿技术
3.综合补偿：零点和灵敏度不分开补偿，保 持系统的输出不随温度变化。 二、软件方法 建立温度误差的数学模型，通过编程计算补 偿温度变化的影响，称为软件方法。 1.零点补偿：检测零漂值并存在微机中，每 次测量都减去这个零漂值，能实现零点补偿。 2.零漂的自动跟踪补偿：随时测量系统的零 漂值并存在微机中，用此值对采样值随时修正。 3.传感器的温度误差补偿：有的测量系统需 对传感器单独进行温度补偿。
10.1
非线性补偿技术
三、增益控制式非线性特性补偿法 四、实现非线性补偿的具体方法 实现非线性补偿的常用方法是折线逼近法，下 面介绍折线逼近的原理和实现方法。 1.折线逼近法原理 在特性曲线的不同范围内，用直线分段地与特 性曲线拟合，只要拟合的精度能够保证，就可 用拟合直线代替非线性的特性曲线。 采用折线逼近法要有非线性元件来产生折 线的转折点。常用运放和二极管、电阻等组成 的模拟电路来实现。
数字线性化
10.1.3
数字线性化是用软件进行非线性补偿，常 用的方法有三种。 一、计算法 用根据传感器特性函数编制的计算程序计 算与输入对应的输出量的方法称为计算法。 二、查表法 在测量范围内把被测量分为若干个等分点， 计算或测出对应的输出值，列成表格存入计算 机。
10.1
非线性补偿技术
三、插值法 插值法是用一段简单曲线近似代替该区间 的实际曲线，再用近似曲线公式计算输出量， 常用的方法有两种。 1.线性插值法 2.二次插值法
10.1
非线性补偿技术
一、开环式非线性特性补偿 传感器一般有非线性，放大器是线性的。加入非线 性补偿环节，使仪表的输出与输入间为线性关系。 求非线性补偿环节特性的方法基本有两种： 1.解析计算法 2.图解法 二、闭环式非线性反馈补偿 闭环式非线性反馈补偿的原理是利用反馈环节的 非线性特性补偿传感器的非线性，使测量系统的输出 输入特性为线性。
10.2 温度补偿技术
温度补偿技术是为削弱环境温度对仪表性能的 影响而采取的技术措施。 10.2.1 温度补偿原理 10.2.2 温度补偿方式 一、自补偿 自补偿是利用传感器本身部件的温度特性 抵消温度变化影响的方法。 二、并联补偿 并联补偿是在主测量环节上并联一个补偿 环节使总输出不随温度变化。
10.1
非线性补Байду номын сангаас技术
非线性元件与运放组合的方式有三种： (1)非线性元件接在运放反相输入端。 (2)非线性元件接在单端反相输入运放的反 馈电路。 (3)非线性元件接在单端同相输入运放的反 馈回路。 2.非线性电阻网络与运放构成的补偿电路 3.补偿热电偶非线性的实用电路
10.1
非线性补偿技术
10.3 传感器的标定
传感器的标定是用精度高一级的标准器对传感 器进行定度的过程。因输入信号可分为静态和 动态 的，传感器的标定也有静态和动态标定 两种。 10.3.1 传感器的静态标定 静态标定主要是检验传感器的静态特性指标。 一、位移（长度）的基准量 二、位移（长度）标定装置 三、位移（长度）传感器的静态标定方法： 1.用块规标定 2.触针式电动轮廓仪的标定