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" 本文旨在介绍用单片机软件实现传感器温度误差补偿的方法。该方法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。 需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。 接下来，需要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。为了解决这个问题，需要使题目简单化，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)，可以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。 在实际应用中，可能需要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。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。 在实现温度误差补偿的方法中，首先给定K个温度值（T0，T1，T2，…，TK－1），测出每个温度点上传感器静态特性曲线在u轴上的截距（u0，u1，…，uK），每个温度点上传感器特性曲线的数据要精确，必要时应在恒温箱内进行。这需要较大的工作量，如图4所示。 然后，利用最小二乘法曲线拟合求出截距u的多项式：将b0，b1，b2，…，bK和计算上式的子程序送进内存，温度值T0，T1，…，TK-1和传感器对应的输出电压值u0，u1，…，uK-1按顺序分配方式存进内存，构成一个线性表，采集数据时，CPU按线性查找对应温度的电压值u，并按下式计算对应的被测物理量y：y =(u-U) tgα式中U是温度直线在坐标上的截距，可用线性插值由输进的T求得，α是温度直线与纵坐标轴u的夹角。 对温度特性曲线斜率变化大的传感器，一般采用分段线性插值法，在不同温度T(i=1，2，…，K)下测出下列数值：式中： yij—温度Ti时第j次输入传感器的被测物理量;uij—温度Ti时第j次测得的传感器输出电压。用拟合法求出各温度上的传感器静态输出输出特性的拟合多项式：将b0，b1，b2，…，bk和以上多项式的计算程序写入内存，数据采集过程按图6流程图进行温度补偿，即由输入T和u查找和计算y值，采用的分段线性插值方法，只要K足够大，其误差就足够小。 用单片机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。特别是如硅阻、应变片、电容式等传感器受温度影响大，使用该方法可以提高它们测量精度。目前单片机广泛使用在自动检测仪表中，使用该方法实现传感器温度误差补偿，是一条行之有效的途径。