本篇论文主要介绍了一个基于MATLAB的多通道数据拟合系统,该系统旨在提高海上钻井平台导管架阴极保护监测系统(CPMS)的准确性,针对的问题是单片机采集到的模拟到数字转换(AD)值经过已有函数转换后仍然存在较大的误差。研究者通过MATLAB的图形用户界面系统,开发了一套多通道电压电流数据采集与拟合系统,以解决多路电压通道在AD值与真实值之间校准的难题。以下将详细介绍文中提及的相关知识点。
CPMS系统由牺牲阳极、测试探头、信号传输电缆和数据采集系统组成。在数据采集系统中,测试探头采集到的电位信号需通过模数转换器(ADC)转换成数字信号,以供进一步处理。此时,数字信号(AD值)需要经过特定的函数转换才能反映真实的电压值。由于理论推导得出的函数关系有时与实际情况不符,导致转换后的数据误差较大。而MATLAB作为一种强大的数学计算与工程仿真软件,提供了丰富的数据处理工具和拟合函数库,成为解决此类问题的有力工具。
在MATLAB的工具箱中,提供了多种数据拟合方法,例如高斯曲线拟合、最小二乘法拟合以及多项式拟合。本文中,作者主要采用了多项式拟合的方法。多项式拟合的一个重要函数是ployfit,它使用最小二乘法原理,选择拟合的次数来满足数据拟合精度的要求,是一种具有广泛适用性的通用拟合方法。拟合函数的基本语法是p=ployfit(x,y,n),其中x和y是需要拟合的原始数据,n代表拟合的阶数,而运算结果是一个多项式系数向量,用以表示拟合得到的曲线。
文章还介绍了系统的开发设计思路,包括使用MATLAB图形用户界面系统开发出一套软件,其中包括数据输入模块、图像显示模块和参数显示模块等。这样,用户可以输入CPMS检测仪采集到的AD值和真实值,在显示模块中获得函数关系及拟合结果。此外,系统在设计时考虑了硬件的稳定性与后级设备的电压驱动需求,采用了具有二阶有源比例积分滤波功能的运算放大器AD820,以及将无源三阶滤波器和运算放大器结合的设计方案,实现了低通滤波电路并提高了系统的稳定性和高频增益。
总结来说,本文的核心知识点包括了MATLAB在数据处理中的应用、多通道数据拟合的原理和方法、数据拟合函数ployfit的使用,以及数据拟合系统的实际开发流程。此外,还涉及到硬件设计方面的知识,如信号滤波、运算放大器的应用等。通过这些知识点,本文提出了一套针对海上平台阴极保护监测系统的多通道数据拟合解决方案,为工程实际问题的解决提供了理论依据和实践方法。