[發(fā)明專利]一種提高傳感器測量精度的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410398541.4
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104154944A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 石曉玲;劉鵬;鄒江波;鄭幫林;陳青松;蔡治國;鐘亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遙測技術(shù)研究所;航天長征火箭技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種能夠消除溫度對傳感器測量精度影響的方法。

背景技術(shù)

傳感器在航空、航天等諸多領(lǐng)域都有著重要的用途，但其測量精度常常受到溫度的影響，為了讓傳感器正確的反應被測參數(shù)，一般都需要對傳感器進行標定，標定一般都在室溫下進行，但是在工程應用中，傳感器的工作環(huán)境溫度發(fā)生變化時，它內(nèi)在的溫度特性使它的輸出會有較大的偏差，如果不加以補償，在測量過程當中會有較大的誤差，進而影響系統(tǒng)的測試精度。因此，研究傳感器的溫度特性并對其進行補償就顯得尤為重要。目前常用硬件或軟件的方式進行補償。硬件補償一般通過改變過載傳感器的結(jié)構(gòu)、材料、工藝和工作環(huán)境等方法來提高其精度，但補償過程復雜，較難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：提供一種能夠簡便高效實現(xiàn)傳感器的全溫區(qū)標定方法，進而通過降低溫度效應，提高傳感器測量精度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種傳感器全溫區(qū)標定方法，用于實現(xiàn)傳感器在全工作溫度范圍內(nèi)的零位、標度因數(shù)、高階非線性系數(shù)的標定，該方法通過以下步驟實現(xiàn)：

(1)建立被測量參數(shù)與溫度、傳感器輸出值以及全溫區(qū)標定系數(shù)的數(shù)學模型，所述數(shù)學模型如下：

Y=Σi=0n(Σj=0mKTijTempj)Xi]]>

式中，Y為被測量，X為傳感器輸出，Temp為溫度，K_Tij為全溫區(qū)標定系數(shù)，m為溫度擬合階數(shù)，n為被測量與傳感器輸出之間擬合階數(shù)，m，n均為正整數(shù)。

(2)獲取一個傳感器的輸出值Xr及當前溫度tempr；

(3)將所獲取的傳感器輸出值Xr和當前溫度tempr代入步驟(1)的數(shù)學模型，計算得到待測量參數(shù)Yr。

所述全溫區(qū)標定系數(shù)K_Tij的按以下方法計算：

(1)設定一組被測量Y及相應的傳感器輸出X，分別在T_p(p＝1～s)溫度下進行該組被測量Y及傳感器對應的輸出X做n階多項式擬合，分別獲得T_p(p＝1～s)下對應的參數(shù)k_i(i＝0～n)；

(2)從i＝0開始對k_i及其對應溫度T_p(p＝1～s)做m階多項式擬合，獲得高次項全溫區(qū)標定系數(shù)K_Tij(i＝0,j＝0～m)，以此類推，對k_i(i＝1～n)及其對應溫度T_p(p＝1～s)做m階多項式擬合，最終獲得所有全溫區(qū)標定系數(shù)K_Tij(i＝0～n,j＝0～m)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明方法在傳感器標定的過程中考慮了溫度效應的影響，通過建立溫度、傳感器輸出和待測量的數(shù)學模型，使溫度效應對傳感器測量精度的影響降低一個數(shù)量級，大大提高了測量精度。

(2)本發(fā)明的方法步驟簡單，易于實現(xiàn)，通過給出不同溫度下輸入測量值及傳感器輸出，即可通過多次項擬合得到全溫區(qū)標定系數(shù)，進而通過本發(fā)明的數(shù)學模型精確計算不同溫度下的測量信號值；且無需對傳感器硬件進行改進，節(jié)約了成本，在航空、航天及其它要求使用傳感器進行高精度測量的領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明過載傳感器的全溫區(qū)標定系統(tǒng)簡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合量程1g的過載傳感器的全溫區(qū)標定系數(shù)的具體計算方法對本發(fā)明做進一步描述，其中，計算全溫區(qū)標定系數(shù)的系統(tǒng)如圖1所示，包括溫箱、轉(zhuǎn)臺、數(shù)據(jù)采集設備、PC機、轉(zhuǎn)臺控制柜以及溫度傳感器，其中，溫度傳感器用于檢測溫度。