測控系統(tǒng)原理與設計6_測量數(shù)據(jù)處理

1、0kxy 0 xkyx圖圖4-1-1 線性系統(tǒng)誤差校正線性系統(tǒng)誤差校正0000)(kxkkykxy000kxkkyyy01axay12121xxyya1221120 xxyxyxa12121)(xxyyxxyy2020yxxxxyRp1為調零電位器，調整它可使溫度為0時，電橋輸出電壓為零。 xaxxSUUxaxxSUU()xbxaaaUUUUUS xUS xNqqqq圖圖414 AD590數(shù)字溫度計電路數(shù)字溫度計電路 )1 (235. 1223RRRVUPbmVttkAUx)102730()273(101mVUUax2730)(10mVtUUbx)(10mVtUUbx)(10mVtUUbx)(

2、10mVtUUbxmVUUab2730表1溫度（）01020308090100 RT（歐母） 660045002900180027020610032184U1:ATL082R1kRTR110k56784U1:BTL082R215VRFA/D-15VV1V2V3100066001000151521RtRRVV解：0度時，V3=0V，對于U1B，V+=V-=0021512RRV得：R2=76K 100度時，V3=5V,5215R-12R-V3FFRRV1000100100015-V2得RF=？ 圖圖4-2-1 量程自動切換原理框圖量程自動切換原理框圖 FSxxDExSKqUD/FSxDD 01xD

3、FSxDD 01EUxxFSUDE0EUDExFS082Eq 最大量化誤差12meq0.5%mieu由得：100iuq255iuqEUHFSLNEU0EUH95. 010/HLUUHxUU LxUU圖圖4-2-2 程控放大器和程控衰減器程控放大器和程控衰減器SKExmax圖圖4-2-3 微機控制量程自動切換微機控制量程自動切換大于上限大于上限小于下限小于下限或或輸出報警信號輸出報警信號或自動處理或自動處理0 xxNiiFSiFSiFSiiNESKNxNESKxNEKUD/01/0FSNEKSx圖642 單片機電子秤簡化框圖 RRRR31RRRR42XKRR0iiNxKEXKERREU00101

4、1iFSFSiiNxKDKEEDEKUD00212/iFSiNxKDKD00020012xSDExKEDEKFSFS公斤301001mVXUKESi20001999 FSD公斤10 x31301020002000公斤公斤mVmVK圖圖6-4-3 EPROM線性化器線性化器 )NN/()NN)(AA(AA0m0 x0m0 x00mmxxA)AA)(N/N(AA A0 0對應的數(shù)字量對應的數(shù)字量N N0 0為零為零C1 .2410)10100)(255/40()(/(00AAANNAmmxx應用實例：應用實例：GKPPN00m0m0 xxG)GG)(NN/()NN(G模型方法來校正系統(tǒng)誤差的最典型

5、應用是非線性校正。 模型方法模型方法來校正系統(tǒng)誤差的最典型應用是來校正系統(tǒng)誤差的最典型應用是非線性校正。非線性校正。 例：某測溫熱敏電阻的阻值與溫度之間的例：某測溫熱敏電阻的阻值與溫度之間的關系為關系為RT為熱敏電阻在溫度為為熱敏電阻在溫度為T的阻值；的阻值；)T(feRRT/C25TT/)Rln(RlnC25T)R(F)R/(Rln(/TTC25T)Rk/(Nln/)k/N(FTzC25和和為常數(shù)，當溫度在為常數(shù)，當溫度在050之間分之間分別約為別約為1.4410-6和和4016K。 1、代數(shù)插值法 設有n+1組離散點（x0,y0），(x1，y1)， ，(xn，yn)，未知函數(shù)f(x)，且有

6、： f(x0)=y0,f(x1)=y1,.,f(xn)=yn， 所謂插值法就是設法找一個函數(shù)g(x)，使xi(i=0，1，n)處與f(xi)相等。滿足這個條件的函數(shù)g(x)稱之為f(x)的插值函數(shù)，稱xi為差值節(jié)點。在以后的計算中可以用g(x)近似代替f(x)。 0111)(axaxaxaxpnnnnnniyxfxpiiin, 2, 1)()(nnnnnnnnnnnnnnnyaxaxaxayaxaxaxayaxaxaxa0111111011111100011010 當x0，x1，xn，互異時，方程組有唯一一組解。因此，一定存在一個唯一的pn(x)滿足所要求的插值條件。這樣我們只要根據(jù)已知的xi

7、 和yi (i=0， 1， n )去求解方程組，就可以求出ai ( i = 0，1， ，n )，從而得到pn(x)。這是求出插值多項式最基本的方法。 0111000101)(axayxxxxyxxxxxpn010010011,xayaxxyyay0y1abP(x)f(x)AByx0y1y0abABL(x)xy0f(x)線性插值舉例 0 0490490的鎳鉻的鎳鉻鎳鋁熱電偶分度表鎳鋁熱電偶分度表（0 0，0 0），），（10.1510.15，250250），（），（20.2120.21，490490）。若允許的校正。若允許的校正誤差小于誤差小于33，分析能否用直線方程進行非線性校正。，分析能否用

8、直線方程進行非線性校正。取取A A（0, 00, 0）和）和B B（20.12, 49020.12, 490）兩點，按式（）兩點，按式（4.234.23）可求得可求得a a1 1 = 24.245 = 24.245，a a0 0 = 0 = 0，即，即P P1 1(x) = 24.245x(x) = 24.245x，此即為直線校正方程。顯然兩端點的誤差為此即為直線校正方程。顯然兩端點的誤差為0 0。通過。通過計算可知最大校正誤差在計算可知最大校正誤差在x = 11.38mVx = 11.38mV時，此時時，此時P P1 1(x) (x) = 275.91= 275.91。誤差為。誤差為4.09

9、4.09。另外，在。另外，在240240360360范范圍內(nèi)校正誤差均大圍內(nèi)校正誤差均大33。即用直線方程進行非線性校。即用直線方程進行非線性校正不能滿足準確度要求。正不能滿足準確度要求。L2(x)f(x)x0 x1x2xy0 2120210210120020102121yxxxxxxxxyxxxxxxxxyxxxxxxxxxp iiixgxfxVXVni12xxxxxxxxxxxxxxxxyx021101,10niiniiaaxaayV021101niiiixaayxa021100niiixaaya2112111210niiniiniiniiiniiniixxnxyxxya21121111n

10、iiniiniiniiniiixxnyxyxa將各測量數(shù)據(jù)代入方程組，即可解得回歸方程的回歸系數(shù)a0和a1，從而得到這組測量數(shù)據(jù)在最小二乘意義上的最佳擬合直線方程。 jmjimmxaxaxaxaaxfy12210nixayVjimjjii,2, 1,0min,2111210ninjjijiniimxayVaaanixxayanikimjjijik,2, 10)(210imiiiimmimimimiiimiiyxyxyaaaxxxxxxxxm1021122n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或1n2n1ny,y,y已濾波的采樣結果：已濾波的采樣結果：l若本次采樣值為若

11、本次采樣值為y yn n，則本次濾波的結果由下式確定：，則本次濾波的結果由下式確定：2n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或 原始信號原始信號 中值濾波后的信號中值濾波后的信號對不同寬度脈沖濾波效果對不同寬度脈沖濾波效果N1iiXN1X設設濾波效果主要取決于采樣次數(shù)濾波效果主要取決于采樣次數(shù)N N，N N越大，濾越大，濾波效果越好，波效果越好，但系統(tǒng)的但系統(tǒng)的靈敏度要下降靈敏度要下降。因此。因此這種方法只適用于這種方法只適用于慢變信號慢變信號。 iiinSXN1iiN1iN1iiiinN1sN1)ns (N1XS Si i為采樣值中的有用部分為采樣值中的有用部分n ni i為隨機誤差。為隨機誤差。N1iiSN1X1