用单片机软件实现传感器温度误差补偿用单片机软件实现传感器温度误差补偿
用单片机的软件实现传感器温度误差补偿,是一种简便、有效的方法。它可以大大提高传感器的测量精度,降
低测量系统电路的复杂程度,提高可靠性,降低成本。
1 引言
对高精度传感器,温度误差已成为进步其性能的严重障碍,特别是在环境温度变化较大的应用场合更是如此。依靠传感器本身
附加一些简单的硬件补偿措施是很困难的,目前对于一传感器丈量系统已大量引进了单片机,实现自动检测和控制。因此用单
片机自身的特点,利用软件来解决传感器温度误差困难是一条有效途径。
在一单片机传感器丈量系统中,要解决传感器温度误差补偿题目,首先要测出传感器点的温度,该温度信号作为多路采样开关
采集信号的一路送进单片机。测温元件通常是安装在传感器内靠近敏感元件的地方,用来丈量传感器点的环境温度,测温元件
的输出经放大及A/D转换送到单片机,单片机通过并行接口接收温度数据,并暂存温度数据。信号采样结束,单片机运行温
度误差补偿程序,对传感器信号的温度误差进行补偿。对多个传感器,可用多个测温元件,常用的测温元件有半导体热敏电
阻、AD950测温管、PN结二极管等。原理框图如图1。
2 建立温度误差的数学模型
温度变化给传感器实际丈量带来误差,表现在传感器的输进输出特性曲线上产生非线性变化。为解决这样题目,必须使题目简
单化,找出它们间的关系,建立对应的数学模型。传感器特性曲线y=f(x),如图2所示。
我们可以把该曲线按一定要求分成若干段,在此设分成n段,然后把相邻两段点之间的曲线用直线近似,这样可以利用线性方
法求出输进值x所对应的输出值,这就是线性插值法。设输进值在(xi, xi+1)之间,则其对应的输出值y可由下式求得:
从上式可知,只要n取得足够大就可获得良好的精度。
若传感器的输进和输出之间的特性曲线的斜率变化很大,采用线性插值法,误差就很大,这时可采用二次曲线插值法,即通过
曲线上3个点A(x0、y0),B(x1、y1),C(x2、y2)做一抛物线,用此曲线代替原来的曲线,如图3所示。曲线方程为一元二次
方程,一般形式为:
y=K0+K1x+K2x2
式中K0,K1,K2为待定系数,可用曲线y=f(x)的3个点A,B,C的二元一次方程组求解,这就需要解联立方程组,计算较复
杂,列出的程序也较复杂,因此可以用另外一种型式:
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