传感器的补偿与标定优秀PPT.ppt

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1、传感器的补偿与标定第1页，本讲稿共13页第第10章章 传感器的补偿与标定传感器的补偿与标定 测量中，影响传感器性能的因素很多，测量中，影响传感器性能的因素很多，但传感器的非线性和温度特性的影响最大，但传感器的非线性和温度特性的影响最大，应采取措施加以补偿。应采取措施加以补偿。第2页，本讲稿共13页10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术 n测量中，传感器的输出量与输入量间应为线测量中，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。用方便，必须进行非线性补偿。n10.1.1 造成非线性的原因造成非线性的原因 一

2、、传感器变换原理的非线性一、传感器变换原理的非线性 二、转换电路的非线性二、转换电路的非线性n10.1.2 模拟线性化模拟线性化 在输入信号通道中加入非线性补偿环节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。进行补偿的方法称为模拟线性化。第3页，本讲稿共13页10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术n一、开环式非线性特性补偿一、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。偿环节，使仪表的输出与输入间为线性关系。n求非线性补偿环节特性的方法基本有两种：求非线性补偿环

3、节特性的方法基本有两种：1.解析计算法解析计算法 2.图解法图解法 n二、闭环式非线性反馈补偿二、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。为线性。第4页，本讲稿共13页10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术n三、增益控制式非线性特性补偿法三、增益控制式非线性特性补偿法 n四、实现非线性补偿的具体方法四、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，下实现非线性补偿的常用方法是折线逼近法，下 面介绍

4、面介绍折线逼近的原理和实现方法。折线逼近的原理和实现方法。1.折线逼近法原理折线逼近法原理 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。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转折点。常用运放和二极管、电阻等组成的模拟电路来实现。路来实现。第5页，本讲稿共13页10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术n非线性元件与运放组合的方式有三种：

5、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。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。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。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非线性电阻网络与运放构成的补偿电路3.补偿补偿热电偶非线性的实用电路热电偶非线性的实用电路 第6页，本讲稿共13页10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术n10.1.3 数字线性化数字线性化 数字线性化是用软件进行非线性补偿，常用的方法有数字线性化是用软件进行非线性补偿，常用的方法有

6、三种。三种。n一、计算法一、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。输出量的方法称为计算法。n二、查表法二、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。测出对应的输出值，列成表格存入计算机。第7页，本讲稿共13页n三、插值法三、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，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。再用近似曲线公式计算输出量，常用的方法有

7、两种。1.线性插值法线性插值法 2.二二次插值法次插值法 10.1 非线性补偿技术非线性补偿技术第8页，本讲稿共13页 10.2 温度补偿技术温度补偿技术 n温度补偿技术是为削弱环境温度对仪表性能的影响而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。采取的技术措施。n10.2.1 温度补偿原理温度补偿原理 n10.2.2 温度补偿方式温度补偿方式 一、自补偿一、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。变化影响的方法。二、并联补偿二、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并联补偿是在主测量

8、环节上并联一个补偿环节使总输出不随温度变化。不随温度变化。第9页，本讲稿共13页10.2 温度补偿技术温度补偿技术n三、反馈式补偿三、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。境温度变化的。n10.2.3 温度补偿方法温度补偿方法 温度补偿有软件补偿和硬件补偿两种方法。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。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，再灵敏度补偿

9、：随时测量检测系统的灵敏度，再通通过一定的电路控制系统的灵敏度，使其保持不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。变来实现补偿。第10页，本讲稿共13页10.2 温度补偿技术温度补偿技术 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。输出不随温度变化。n二、软件方法二、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。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，每次测量都减去零点补偿：检测零漂值并存在微机中，每次测量都减去

10、这个零漂值，能实现零点补偿。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，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。用此值对采样值随时修正。3.传传感器的温度误差补偿：有的测量系统需对传感器单独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。进行温度补偿。第11页，本讲稿共13页 10.3 传感器的标定传感器的标定 n传感器的标定是用精度高一级的标准器对传感器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

11、态和动态标定两种。的，传感器的标定也有静态和动态标定两种。n10.3.1 传感器的静态标定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。静态标定主要是检验传感器的静态特性指标。一、位移（长度）的基准量一、位移（长度）的基准量 二、位移（长度）标定装置二、位移（长度）标定装置 三、位移（长度）传感器的静态标定方法：三、位移（长度）传感器的静态标定方法：1.用用块规标块规标定定 2.触触针针式式电动轮电动轮廓廓仪仪的的标标定定 第12页，本讲稿共13页10.3 传感器的标定传感器的标定n10.3.2 传感器的动态标定传感器的动态标定 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。后应进行动态标定，确定它们的动态特性参量。n一、压力传感器的动态标定设备一、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。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。特性参数。动态压力发生装置可选激波管、快开阀、正弦力动态压力发生装置可选激波管、快开阀、正弦力发生器等。发生器等。n二、压力传感器动态标定方法二、压力传感器动态标定方法第13页，本讲稿共13页