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自动气象站数据采集器温度通道的环境温度补偿(完整版)实用资料.doc
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自动气象站数据采集器温度通道
的环境温度补偿(完整版)实用
资料
(可以直接使用,可编辑 完整版实用资料,欢迎下载)
第 8期 行鸿彦 等 : 自动气象站数据采集器温度通道的环境温度补偿 1 8 7 3
2种 建模 方 法 的训 练 拟 合 和 预 测 的 均 方 根 误 差 比较 如表 2所 示 。 表 2
均 方 根 误 差 RMS E 结 果 比 较 Ta b l e 2 Re s et c o mp
a r i s o n o f R MS E ℃ S V M 的建模 精 度 。利 用 该 方 法 对
数 据 采 集 器 温 度 通 道 进 行 温度 补偿 , 可 提 高补 偿后 的精确 度 。 4 . 5
温 度 补偿 利用改进 的自适应遗传算法优化 的最小二乘支持 向 量机 方 法建 立
的温度 漂 移 函数 模 型对 数据 采 集 器 温 度 测 量值 进 行 补偿 。 4 . 5 . 1 建
模 点 的温 度 补偿 首先对用于建立误差模型 的实验温度值进行 补偿 , 由图 6和表
2可 知 , 改 进 自适 应 遗 传 算 法 优 化 的 最 小 二乘 支 持 向量 机 的建 模 误差 远
远 小于 传 统 最 小 二乘 支 持 向量 机 , 均方 根误 差 减 少 了 约 0 . 0 0 7 ,
有效 提高 了 L S — 补偿后 的温度数据如表 3所示 。第 1 行表示环境温度 , 第
1 列 表示 输 入 的 标 准 温 度 值 , 表 中其 他 数 据 为补 偿 后 的温 度 测量 值 。
表 3 建模 点 I AG A- L S S V M 补 偿后 的 温 度值 Ta b l e 3
Te mp e r a t u r e v a l u e s o f t h e mo d e l i
n g p o i n t s a f t e r I AGA- LS S VM c o mp e
n s a t i o n ℃ 由表 3中的数 据 可 知 , 补 偿 后 的 温 度 测 量 值 接 近 标
续表 4 准输入值 , 补偿效果显著 , 测量的精准度 大大提高 了。如 一 4 0℃环
境 下 的温 度 值 补 偿 后 最 大 误 差 为 0 . 0 2℃ , 远 远 小 于补 偿 前 的 0 .
8℃ , 5 0℃环 境 下 补 偿 后 的 最 大误 差 则为 0 . 0 1℃ , 远 远小 于 补偿 前
的 0 . 1℃ 。 4 . 5 . 2 非 建模 点 的温 度 补偿 为 了验证 该 温 度 补 偿 方
法 的泛 化 能 力 , 通 过 实 验 再 由表 中数 据 可知 , 补偿 前 一 5℃和 4 5 c
c 环 境 下数 据 采 集 器 的输 出值 误 差 较 大 , 达到了 0 . O 7℃ 。经 改 进 的
自 次 获取 了 一 5℃ 、 2 5℃ 、 4 5℃ 环 境 下 的 各 测 量 值 。利 用 4 .
3节建 立 的误 差 模 型进 行 补 偿 后 的温 度 数 据 如 表 4所 适应遗传算法的 L S —
S V M补偿后 的温度 更加接 近真实测 量值 , 误差 小 于 0 . 0 3℃ , 补偿 效
果显 著 。 4 . 6 界面 开 发 示。第 1 行表示环境温度值 , 第2
列表示温度标准值 , 表 中数据 为 补偿 前 后 的测 量 温度 值 。 表 4 非建模点 I
AG A- L S S V M 补偿 前 后 的 温 度 值 Ta bl e 4 Te m pe r
at ur e v a l ue s f o non- mo de l i ng poi nt
s 为 了实 现基 于 I A G A — L S S V M补偿方 法的实际应用 , 本文在 M
A T L A B环 境 下 设 计 了一 个 G U I ( g r a p h i c a l U S e r
a f t e r I AGA- S VM c o mp e n s a t i o n ℃ i n
t e r f a c e ) 补偿界面用于对数据采集器温度通道进行温度
值的补偿修正。该界 面分为 2部分 : 第 1 部分是 函数模 型的拟合模块 , 第 2部 分
为 补 偿 修 正模 块 。在 模 型 拟 合 模 块 根据 实 验 的测 量 值 对 温 度 模 型进 行 训
练 拟 合 , 得 到 的函数 模 型参 数 及 均 方 误 差 返 回到 界 面 中 , 同 时 在 界 面
中绘制 出 不 同环 境 温 度 和 不 同 温 度 测 量 点 时 的 I A G A — L S S V
M建立的温度测量误差模 型曲面及建模误差 曲面 , 如 图 7所 示 。建 立模 型 后 ,
点 击 补偿 修 正 选项 卡 , 即可 进 入补偿修正子界面中进行温度补偿。
1 8 7 4 仪 器 仪 表 学 报 第 3 3卷 ZHANG Y F,S UN
Y C ,XI NG X H ,e t a 1 .The t e mp e r — a t
ur e c o mp e n s a t i o n f o r p r e s s u r e s e
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l n e t w o r k e n s e mb l e s — f u z z y w e i g h
i n g o u t p u t [ J ] .C h i — n e s e J o u na r l
o f S c i e n t i f i c I n s t r u m e n t ,2 0 1 1 , 3
2 ( 7 ) : 1 6 75 — 1 68 0. 本 文提 出的基 于 改进 自适 应 遗传 算 法
优 化 的最 小二 乘支持 向量机的温度补偿方法有效地建立 了数据采集器
温度测量误差的数学模型 , 精确拟合 出温度测量误差。与 传统 L S — S V M方
法相 比, 该方法建 模均方 根误差提 高了 0 . 0 0 7 。 利用 该方 法 的建 模 结果
完 成 了数 据 采 集器 温 度 通 道 的温度 补偿 , 补偿后 的 误差 均控 制 在 0 . 0
3℃范 围内 , 大 大减 小 了环境 温度对数 据采 集 器温 度 通道 的影 响 , 有 效 提
高 了数据采 集 器 温 度 测量 值 的准 确 度 和稳 定 性 。在 此 基 [ 6] 温祖强 ,
钱 峰. 微机械 陀螺 温度特性 及其 补偿算 法研 究[ J ]. 电子测量技术 , 2 0 1
1 , 3 4 ( 1 ) : 5 1 - 5 4 . WE N Z Q,Q I A N F .R e
s e a r c h o f t h e r ma l c h a r a c t e r i s t i
c a n d c o m p e n s a t i o n l a g o r i t h m or
f M E MS — g y r o s c o p e[ J ] . E l e c t r o n i c
M e a s u r e me n t T e c h n o l o y ,2 g 0 1 1 ,3 4
(1) : 5 1 — 5 4 . [ 7] 俞 阿龙.基于 R B F神 经 网络的热 敏电
阻温度传 感器 非线性补偿 方法 [ J ]. 仪 器仪表 学报 , 2 0 0 7 , 2 8( 5
) : 8 99- 9 03. YU A L. Ne w a p p r o a c h t
o n o n— l i ne a r i t y c o mpe n s a t i o n o f
础上 , 设计开发了温度的补偿界面, 提高 了此补偿方法 的 实际应用能力
。在实际应用中, 只需将数据采集器温度测 量值输人或导人该 界面后 即可方便地实现
函数建模 和温 度补偿 , 实用性强。该方法还可应用到 自动气象站其他仪 器 的温
度补偿 中 , 如 各 要 素传 感 器 的温 度补 偿 , 为 自动气 t h e mo r me t e
r t e mp e r a t u r e t r a n s d u c e r b a s e d
o n R BF n e u r l a n e t w o r k[ J ] .C h i n e s e
J o u na r l o f S c i e n t i i f c I n s t r u m e n
t , 2 0 0 7, 2 8( 5) : 8 9 9 — 9 0 3 . 象站观测数据
的修正和质量保证奠定了坚实的基础 。 [ 8] 李强 , 梁莉 , 刘桢, 等. 具 有温度
补偿 功能 的智 能压 力 传感 器 系 统 [ J ] . 仪 器 仪 表 学 报 ,2 0 0 8 , 2
9( 9) : 1 9 3 4. 1 93 8. 参考 文献 [1] 李伟雄.
自动气象站数据采集器 的常用校准 方法 [ J ] . 中国计量 , 2 0 0 8 ( 5 )
: 8 3 — 8 4 . L I W X. C a l i b r a t i o n me t h o
d o f d a t a - a c q u i s i t i o n u n i t o f L
I Q, HA N G L , L I U Z H, e t a 1 .I n t e H i g e
n t p r e s s u r e s e n — s o r s y s t e m w i t
h t e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n[ J ] .C
h i n e s e J o u r n l a o f S c i e n t i i f c I n
s t r u m e n t , 2 0 0 8 , 2 9 ( 9 ) : 1 9 3 4 — 1 9 3 8 .
a u t o ma t i c w e a t h e r s t a t i o n[ J ] .C h i
n a Me t r o l o g y , 2 0 0 8 ( 5 ) : 8 3 — 8 4 . [
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Y,Z HO U Y F,Z HOU J ,e t a 1 . Al g o r i t h m
o f s c u l p t u r e d s u r f a c e i f t t i n g b
a s e d o n i n t e r po l a t i o n a n d a p - [
2] 唐炜 , 徐 晓苏. 基 于温度补 偿 的传 感器 建模 方法及 其 应用 [ J ] .
计量技术 , 2 0 0 7 ( 2 ) : 6 4 - 6 8 . T ANG W ,XU X
S .T e mp e r a t u r e s e n s o r mo d e l i n g me
t h - o d s b a s e d o n t e mp e r a t u r e c o
mp e n s a t i o n a n d i t s a p p l i c a — p r o
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