基于双指数函数模型的高精度温度补偿算法设计

基于传感器温度补偿方法的双指数函数模型的温度补偿算法设计 本文提出了一种基于传感器温度补偿方法的双指数函数模型的温度补偿算法，该算法具有高精度和高效率的特点。该算法的主要优点有两个方面：一方面，指数函数具有无限阶的泰勒展开式，因此双指数函数在对诸如传感器温度系数曲线这类非线性曲线的拟合上可以达到很高的精度；另一方面，本文提出了一种具有高精度初值的交替迭代法，即分离系数法，该法可以解决直接使用交替迭代法计算产生的迭代不收敛、精度较低、迭代次数较多的问题。 在传感器温度补偿中，基于传感器的温度补偿方法主要分为模拟硬件设计和数字信号处理两种方法。模拟硬件通常采用PTAT和CTAT等技术来设计读出电路。数字信号处理方法通常包括线性拟合、二乘多项式拟合、BP神经网络、卡尔曼滤波、支持向量机等算法。本文在这些算法的基础上提出了一种双指数函数模型的温度补偿算法，该算法可以达到很高的精度和高效率。 在算法中，首先采用4组数据点，联立方程组，求出非线性系数的初始值，其次利用交替迭代法计算得到优化后的线性和非线性系数。整个算法解决了直接使用交替迭代法计算产生的迭代不收敛、精度较低、迭代次数较多的问题。在传感器温度补偿中，由于双指数函数系数只有4个，可以使用CORDIC算法设计硬件补偿电路来集成到传感器中，其中系数保存在ROM中即可，因此具有很好的工程实用价值。 在交替迭代法拟合双指数函数中，重复步骤（2）、（3）和（4），使线性系数和非线性系数计算交替进行，直到均方误差Δ满足给定的范围为止。交替迭代法仅使用非线性系数作为初值，在一定程度下降低了初值选取难度，不过对非线性系数依然有依赖性，因此在拟合过程中，非线性系数初值的选取就起到了至关重要的作用。 在分离系数法计算非线性系数初值中，本节采用分离系数法来计算非线性初值。具体算法如下：（1）在数据点中选择4组数据点{（Vte，T）}，其中Vte是温度补偿电压，T是温度值；（2）联立方程组，求出非线性系数的初始值；（3）利用交替迭代法计算得到优化后的线性和非线性系数。 本文提出了一种基于传感器温度补偿方法的双指数函数模型的温度补偿算法，该算法具有高精度和高效率的特点，能够解决传感器温度补偿中的各种问题，为工程实践提供了有价值的参考。