传感器的补偿与标定-2.ppt

第10章 传感器的补偿与标定 n非线性补偿技术 n温度补偿技术 n传感器的标定 第10章 传感器的补偿与标定 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，应采取措施加以补偿。 10.1 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 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。 n10.1.1 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 n10.1.2 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。 10.1 非线性补偿技术 n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 。 n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 n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。 10.1 非线性补偿技术 n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 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。 10.1 非线性补偿技术 n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 n10.1.3 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。 n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。 n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。 n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 10.2 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 采取的技术措施。 n10.2.1 温度补偿原理 n10.2.2 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。 10.2 温度补偿技术 n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。 n10.2.3 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。 10.2 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。 n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。 10.3 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 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。 n10.3.1 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.用块规标块规标 定 2.触针针式电动轮电动轮 廓仪仪的标标定 10.3 传感器的标定 n10.3.2 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。 n一、压力传感器的动态标定设