[发明专利]一种非线性电阻式传感器的线性化方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及线性化非线性传感器的领域，更具体地说，涉及一种非线性电阻式传感器的线性化方法，并提供一种实现非线性电阻式传感器的线性化方法的电路。

背景技术

随着时代的发展，新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取该信息的主要途径与手段。当今传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、医学诊断、等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。在这各式各样的传感器中又以电阻式传感器居多，然而电阻式传感器的变化曲线绝大多数都是非线性的。如图1所示的NTC热敏电阻规格数据表；图2所示的油温NTC热敏电阻的特性曲线，由图1的NTC热敏电阻规格数据转换得到，由图中可见，前段变化非常大，后面非常小，且变化范围宽，无法兼顾。

传统几种非线性电阻的线性方法如下：

1、线性化网络：用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络代替单个热敏电阻。不足为：其等效电阻与温度的线性关系只是得到轻微的改善，且不够灵活。

2、计算修正法：当已知传感器阻值的实际特性和要求的理想特性时，可采用线性插值等方法将特性分段并把分段点的值存放在微处理器中，微处理器将根据传感器的实际输出值进行修正后给出正确的输出值。不足为：软件补救措施，对特性曲线进行修正，而对电路性能并无改进。

3、利用频率转换电路改善非线性输出：利用RC电路充放电过程的指数函数和传感器电阻的指数函数相比较的方法来改善传感器电阻的非线性输出。不足为：电路较为复杂，容易受到干扰，成本较高。

此外，中国发明专利ZL01818683.1公开了一种传感器输出的修正方法，在被测定物的上方，配置通过光照射用LED，成像透镜做媒介的CMOS区传感器。为了感知LED的光量，再配置光检测器。专用计算机对区传感器的输出进行线性化处理和亮度不均匀修正处理。前者对区传感器的输出进行修正，使光量发生变化时的区传感器的输出与光检测器的输出成正比；后者修正各像素的输出，使测量作为被测定物的面内均匀的平板时的区传感器的各像素的输出，经过线性化处理修正后，成为面内均匀的状态。可以实现不需要机械驱动的简便的二维反射率测量方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在误差允许的范围内，可以将传感器特性曲线线性化，得到变化比较均匀的曲线，在相同的AD精度（位数）下，可以扩宽该AD可采集的电阻范围，简单高效的非线性电阻式传感器的线性化方法，及基于所述方法的线性化电路。

本发明的技术方案如下：

一种非线性电阻式传感器的线性化方法，对非线性的传感器阻值特性曲线进行分段，对每个分段进行线性化。

作为优选，根据传感器阻值特性曲线的阻值变化，提供阻值与传感器阻值变化趋势相同的动态的分压电阻网络，进而得到线性的传感器阻值与传感器分压特性曲线。

作为优选，线性电压特性曲线的实现具体为：利用开关管的管压降对曲线不同的变化趋势进行分段，每个分段对应一级开关管，开关管的压降决定每个分段的区间；然后根据不同的分段和各分段预设的线性程度选取相应阻值的分压电阻，对传感器进行分压，使分压后的加载在传感器上的电压落在预设的线性特性曲线上。

作为优选，当传感器阻值变小时，分压电阻的分压变大，当分压电阻的分压超过开关管的压降时，开关管导通，下一级分压电阻并入当前级分压电阻，改变总分压电阻，以此循环。

作为优选，上一级分压电阻与上一级开关管并联，上一级开关管与下一级分压电阻串联；下一级分压电阻与下一级开关管并联，下一级开关管与第三级分压电阻串联，以此循环。

作为优选，得到线性的电压特性曲线后，经模数转换后，进行数据的采集、处理。

一种非线性电阻式传感器的线性化电路，包括分压电阻网络，传感器与分压电阻网络串联，所述的线性化电路载有电源；所述的分压电阻网络包括至少一级分压电路，用于对非线性的传感器阻值特性曲线进行分段，根据传感器阻值特性曲线的阻值变化，提供阻值与传感器阻值变化趋势相同的动态的分压电阻网络，进而得到线性的传感器阻值与传感器分压特性曲线。

作为优选，所述的分压电路包括分压电阻、开关管，分压电阻与开关管并联。