测控系统原理与设计6_测量数据处理

1、0kxy 0 xkyx图图4-1-1 线性系统误差校正线性系统误差校正0000)(kxkkykxy000kxkkyyy01axay12121xxyya1221120 xxyxyxa12121)(xxyyxxyy2020yxxxxyRp1为调零电位器，调整它可使温度为0时，电桥输出电压为零。 xaxxSUUxaxxSUU()xbxaaaUUUUUS xUS xNqqqq图图414 AD590数字温度计电路数字温度计电路 )1 (235. 1223RRRVUPbmVttkAUx)102730()273(101mVUUax2730)(10mVtUUbx)(10mVtUUbx)(10mVtUUbx)(

2、10mVtUUbxmVUUab2730表1温度（）01020308090100 RT（欧母） 660045002900180027020610032184U1:ATL082R1kRTR110k56784U1:BTL082R215VRFA/D-15VV1V2V3100066001000151521RtRRVV解：0度时，V3=0V，对于U1B，V+=V-=0021512RRV得：R2=76K 100度时，V3=5V,5215R-12R-V3FFRRV1000100100015-V2得RF=？ 图图4-2-1 量程自动切换原理框图量程自动切换原理框图 FSxxDExSKqUD/FSxDD 01xD

3、FSxDD 01EUxxFSUDE0EUDExFS082Eq 最大量化误差12meq0.5%mieu由得：100iuq255iuqEUHFSLNEU0EUH95. 010/HLUUHxUU LxUU图图4-2-2 程控放大器和程控衰减器程控放大器和程控衰减器SKExmax图图4-2-3 微机控制量程自动切换微机控制量程自动切换大于上限大于上限小于下限小于下限或或输出报警信号输出报警信号或自动处理或自动处理0 xxNiiFSiFSiFSiiNESKNxNESKxNEKUD/01/0FSNEKSx图642 单片机电子秤简化框图 RRRR31RRRR42XKRR0iiNxKEXKERREU00101

4、1iFSFSiiNxKDKEEDEKUD00212/iFSiNxKDKD00020012xSDExKEDEKFSFS公斤301001mVXUKESi20001999 FSD公斤10 x31301020002000公斤公斤mVmVK图图6-4-3 EPROM线性化器线性化器 )NN/()NN)(AA(AA0m0 x0m0 x00mmxxA)AA)(N/N(AA A0 0对应的数字量对应的数字量N N0 0为零为零C1 .2410)10100)(255/40()(/(00AAANNAmmxx应用实例：应用实例：GKPPN00m0m0 xxG)GG)(NN/()NN(G模型方法来校正系统误差的最典型

5、应用是非线性校正。 模型方法模型方法来校正系统误差的最典型应用是来校正系统误差的最典型应用是非线性校正。非线性校正。 例：某测温热敏电阻的阻值与温度之间的例：某测温热敏电阻的阻值与温度之间的关系为关系为RT为热敏电阻在温度为为热敏电阻在温度为T的阻值；的阻值；)T(feRRT/C25TT/)Rln(RlnC25T)R(F)R/(Rln(/TTC25T)Rk/(Nln/)k/N(FTzC25和和为常数，当温度在为常数，当温度在050之间分之间分别约为别约为1.4410-6和和4016K。 1、代数插值法 设有n+1组离散点（x0,y0），(x1，y1)， ，(xn，yn)，未知函数f(x)，且有

6、： f(x0)=y0,f(x1)=y1,.,f(xn)=yn， 所谓插值法就是设法找一个函数g(x)，使xi(i=0，1，n)处与f(xi)相等。满足这个条件的函数g(x)称之为f(x)的插值函数，称xi为差值节点。在以后的计算中可以用g(x)近似代替f(x)。 0111)(axaxaxaxpnnnnnniyxfxpiiin, 2, 1)()(nnnnnnnnnnnnnnnyaxaxaxayaxaxaxayaxaxaxa0111111011111100011010 当x0，x1，xn，互异时，方程组有唯一一组解。因此，一定存在一个唯一的pn(x)满足所要求的插值条件。这样我们只要根据已知的xi

7、 和yi (i=0， 1， n )去求解方程组，就可以求出ai ( i = 0，1， ，n )，从而得到pn(x)。这是求出插值多项式最基本的方法。 0111000101)(axayxxxxyxxxxxpn010010011,xayaxxyyay0y1abP(x)f(x)AByx0y1y0abABL(x)xy0f(x)线性插值举例 0 0490490的镍铬的镍铬镍铝热电偶分度表镍铝热电偶分度表（0 0，0 0），），（10.1510.15，250250），（），（20.2120.21，490490）。若允许的校正。若允许的校正误差小于误差小于33，分析能否用直线方程进行非线性校正。，分析能否用

8、直线方程进行非线性校正。取取A A（0, 00, 0）和）和B B（20.12, 49020.12, 490）两点，按式（）两点，按式（4.234.23）可求得可求得a a1 1 = 24.245 = 24.245，a a0 0 = 0 = 0，即，即P P1 1(x) = 24.245x(x) = 24.245x，此即为直线校正方程。显然两端点的误差为此即为直线校正方程。显然两端点的误差为0 0。通过。通过计算可知最大校正误差在计算可知最大校正误差在x = 11.38mVx = 11.38mV时，此时时，此时P P1 1(x) (x) = 275.91= 275.91。误差为。误差为4.09

9、4.09。另外，在。另外，在240240360360范范围内校正误差均大围内校正误差均大33。即用直线方程进行非线性校。即用直线方程进行非线性校正不能满足准确度要求。正不能满足准确度要求。L2(x)f(x)x0 x1x2xy0 2120210210120020102121yxxxxxxxxyxxxxxxxxyxxxxxxxxxp iiixgxfxVXVni12xxxxxxxxxxxxxxxxyx021101,10niiniiaaxaayV021101niiiixaayxa021100niiixaaya2112111210niiniiniiniiiniiniixxnxyxxya21121111n

10、iiniiniiniiniiixxnyxyxa将各测量数据代入方程组，即可解得回归方程的回归系数a0和a1，从而得到这组测量数据在最小二乘意义上的最佳拟合直线方程。 jmjimmxaxaxaxaaxfy12210nixayVjimjjii,2, 1,0min,2111210ninjjijiniimxayVaaanixxayanikimjjijik,2, 10)(210imiiiimmimimimiiimiiyxyxyaaaxxxxxxxxm1021122n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或1n2n1ny,y,y已滤波的采样结果：已滤波的采样结果：l若本次采样值为若

11、本次采样值为y yn n，则本次滤波的结果由下式确定：，则本次滤波的结果由下式确定：2n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或 原始信号原始信号 中值滤波后的信号中值滤波后的信号对不同宽度脉冲滤波效果对不同宽度脉冲滤波效果N1iiXN1X设设滤波效果主要取决于采样次数滤波效果主要取决于采样次数N N，N N越大，滤越大，滤波效果越好，波效果越好，但系统的但系统的灵敏度要下降灵敏度要下降。因此。因此这种方法只适用于这种方法只适用于慢变信号慢变信号。 iiinSXN1iiN1iN1iiiinN1sN1)ns (N1XS Si i为采样值中的有用部分为采样值中的有用部分n ni i为随机误差。为随机误差。N1iiSN1X1