[发明专利]一种提高传感器测量精度的方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种能够消除温度对传感器测量精度影响的方法。

背景技术

传感器在航空、航天等诸多领域都有着重要的用途，但其测量精度常常受到温度的影响，为了让传感器正确的反应被测参数，一般都需要对传感器进行标定，标定一般都在室温下进行，但是在工程应用中，传感器的工作环境温度发生变化时，它内在的温度特性使它的输出会有较大的偏差，如果不加以补偿，在测量过程当中会有较大的误差，进而影响系统的测试精度。因此，研究传感器的温度特性并对其进行补偿就显得尤为重要。目前常用硬件或软件的方式进行补偿。硬件补偿一般通过改变过载传感器的结构、材料、工艺和工作环境等方法来提高其精度，但补偿过程复杂，较难实现。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种能够简便高效实现传感器的全温区标定方法，进而通过降低温度效应，提高传感器测量精度。

本发明的技术解决方案是：一种传感器全温区标定方法，用于实现传感器在全工作温度范围内的零位、标度因数、高阶非线性系数的标定，该方法通过以下步骤实现：

(1)建立被测量参数与温度、传感器输出值以及全温区标定系数的数学模型，所述数学模型如下：

Y=Σi=0n(Σj=0mKTijTempj)Xi]]>

式中，Y为被测量，X为传感器输出，Temp为温度，K_Tij为全温区标定系数，m为温度拟合阶数，n为被测量与传感器输出之间拟合阶数，m，n均为正整数。

(2)获取一个传感器的输出值Xr及当前温度tempr；

(3)将所获取的传感器输出值Xr和当前温度tempr代入步骤(1)的数学模型，计算得到待测量参数Yr。

所述全温区标定系数K_Tij的按以下方法计算：

(1)设定一组被测量Y及相应的传感器输出X，分别在T_p(p＝1～s)温度下进行该组被测量Y及传感器对应的输出X做n阶多项式拟合，分别获得T_p(p＝1～s)下对应的参数k_i(i＝0～n)；

(2)从i＝0开始对k_i及其对应温度T_p(p＝1～s)做m阶多项式拟合，获得高次项全温区标定系数K_Tij(i＝0,j＝0～m)，以此类推，对k_i(i＝1～n)及其对应温度T_p(p＝1～s)做m阶多项式拟合，最终获得所有全温区标定系数K_Tij(i＝0～n,j＝0～m)。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明方法在传感器标定的过程中考虑了温度效应的影响，通过建立温度、传感器输出和待测量的数学模型，使温度效应对传感器测量精度的影响降低一个数量级，大大提高了测量精度。

(2)本发明的方法步骤简单，易于实现，通过给出不同温度下输入测量值及传感器输出，即可通过多次项拟合得到全温区标定系数，进而通过本发明的数学模型精确计算不同温度下的测量信号值；且无需对传感器硬件进行改进，节约了成本，在航空、航天及其它要求使用传感器进行高精度测量的领域有着广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明过载传感器的全温区标定系统简图。

具体实施方式

下面结合量程1g的过载传感器的全温区标定系数的具体计算方法对本发明做进一步描述，其中，计算全温区标定系数的系统如图1所示，包括温箱、转台、数据采集设备、PC机、转台控制柜以及温度传感器，其中，温度传感器用于检测温度。