[發明專利]基于二維正交函數的壓力傳感器溫度和壓力互補的方法及裝置

有效

• 申請號: 201110180399.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102353481A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 秦華標;曾宇森;黃若浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及壓阻式壓力傳感器技術領域，具體涉及一種利用二維正交函數的最小二乘法的壓阻式壓力傳感器的溫度和壓力互補的方法及裝置。

背景技術

目前在壓阻式壓力傳感器的應用設計領域當中，在溫度補償算法方面，國內外的許多算法基本存在兩種狀況：一種是利用傳統的設計方法，預先依靠經驗假設出補償的方程，再通過多項式擬合或插值的方法進行計算，如曲線擬合法、分段線性插值法等，這類方法很容易導致“欠擬合”和“過擬合”現象的發生，病態方程的出現，從而使得適應性較低，精度低；而另一種狀況克服了先假設模型的缺點，如采用現在使用甚廣的神經網絡算法，先進行訓練學習，獲得大量的數據，然后再進行加權計算得出結果，這種利用資源來換取精度的方法，計算量很大，也難免降低其實時性。

除外，當利用壓阻式壓力傳感器壓力和溫度兩測的特性時，只單單利用溫度信號對壓力信號進行補償計算，其實，反之亦然，由于壓力信號和溫度信號時相互干擾的，因此此時也可用壓力信號對溫度信號進行補償，從而同時可以獲得測試環境的壓力和溫度兩個準確數據，也為需要準確溫度數據輸出的應用系統提供了精度的保證和靈活的穩定性設計。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于二維正交函數的壓力傳感器溫度和壓力互補的方法及裝置。本發明利用單個壓阻式壓力傳感器具有兩測特點，從中獲得壓力電壓信號和溫度電壓信號，并巧妙的利用電流串聯負反饋電路的特點設計出恒定電壓輸入轉變為恒定電流輸出的電路，大大簡化了電路、提高了方法裝置的靈活性和適用性，此外，根據函數逼近知識，提出了一種基于二維正交函數的最小二乘擬合算法模型，該模型不但克服了由于事先建立經驗方程模型以及多項式次數升高可能帶來的“欠擬合”和“過擬合”現象的缺點，而且還闡述了利用壓力信號和溫度信號進行相互補償的方法，為檢測壓力和溫度數據提供了可靠性強，魯棒性高的算法。本發明通過如下技術方案實現。

一種基于二維正交函數的壓力傳感器溫度和壓力互補的方法，包括如下步驟：

(1)建立模型：在傳統的最小二乘擬合中，都是根據經驗假設出散亂數據點的函數模型，這就容易導致“欠擬合”和“過擬合”現象的發生，并且隨著多項式次數的升高，容易出現病態方程模型，使得這種算法的可靠性和適應性都大大降低。除外，針對目前壓阻式壓力傳感器實際測量壓力時與環境溫度之間相互的影響，提出一種基于二維正交函數的最小二乘法的互補模型，此模型能利用溫度信號對傳感器壓力進行實時補償，也能利用壓力信號對傳感器溫度進行實時補償的模型，方程如下：