测控系统原理与设计6-测量数据处理.ppt

1、0kxy 0 xkyx图图4-1-1 线性系统误差校正线性系统误差校正0000)(kxkkykxy000kxkkyyy01axay12121xxyya1221120 xxyxyxa12121)(xxyyxxyy2020yxxxxyRp1为调零电位器，调整它可使温度为0时，电桥输出电压为零。 xaxxSUU()xbxaaaUUUUUS xUS xNqqqq图图4 AD590数字温度计电路数字温度计电路 )1 (235. 1223RRRVUPbmVttkAUx)102730()273(101mVUUax2730)(10mVtUUbxmVUUab2730表1温度（）01020308090100 RT

2、（欧母） 660045002900180027020610032184U1:ATL082R1kRTR110k56784U1:BTL082R215VRFA/D-15VV1V2V3100066001000151521RtRRVV解：0度时，V3=0V，对于U1B，V+=V-=0021512RRV得：R2=76K 100度时，V3=5V,5215R-12R-V3FFRRV1000100100015-V2得RF=？ 图图 量程自动切换原理框图量程自动切换原理框图 FSxxDExSKqUD/FSxDD 01xDFSxDD 01EUxxFSUDE0EUDExFS082Eq 12meq最大量化误差0.5%m

3、ieu由得：100iuq255iuqEUHFSLNEU0EUH95. 010/HLUUHxUU LxUU图图2 程控放大器和程控衰减器程控放大器和程控衰减器SKExmax图图3 微机控制量程自动切换微机控制量程自动切换大于上限大于上限小于下限小于下限或或输出报警信号输出报警信号或自动处理或自动处理0 xxNiiFSiFSiFSiiNESKNxNESKxNEKUD/01/0FSNEKSx图642 单片机电子秤简化框图 13RRRR 24RRRRXKRR0iiNxKEXKERREU001011iFSFSiiNxKDKEEDEKUD00212/iFSiNxKDKD00020012xSDExKEDEK

4、FSFS公斤301001mVXUKESi20001999 FSD公斤10 x31301020002000公斤公斤mVmVK)NN/()NN)(AA(AA0m0 x0m0 x00mmxxA)AA)(N/N(AA A0 0对应的数字量对应的数字量N N0 0为零为零C1 .2410)10100)(255/40()(/(00AAANNAmmxx应用实例：应用实例：GKPPN00m0m0 xxG)GG)(NN/()NN(G模型方法来校正系统误差的最典型应用是非线性校正。 模型方法模型方法来校正系统误差的最典型应用是来校正系统误差的最典型应用是非线性校正。非线性校正。 例：某测温热敏电阻的阻值与温度之间

5、的例：某测温热敏电阻的阻值与温度之间的关系为关系为RT为热敏电阻在温度为为热敏电阻在温度为T的阻值；的阻值；)T(feRRT/C25TT/)Rln(RlnC25T)R(F)R/(Rln(/TTC25T)Rk/(Nln/)k/N(FTzC25和和为常数，当温度在为常数，当温度在050之间分之间分别约为别约为1.4410-6和和4016K。 1、代数插值法 设有n+1组离散点（x0,y0），(x1，y1)， ，(xn，yn)，未知函数f(x)，且有： f(x0)=y0,f(x1)=y1,.,f(xn)=yn， 所谓插值法就是设法找一个函数g(x)，使xi(i=0，1，n)处与f(xi)相等。满足这

6、个条件的函数g(x)称之为f(x)的插值函数，称xi为差值节点。在以后的计算中可以用g(x)近似代替f(x)。 0111)(axaxaxaxpnnnnnniyxfxpiiin, 2, 1)()(nnnnnnnnnnnnnnnyaxaxaxayaxaxaxayaxaxaxa0111111011111100011010 当x0，x1，xn，互异时，方程组有唯一一组解。因此，一定存在一个唯一的pn(x)满足所要求的插值条件。这样我们只要根据已知的xi 和yi (i=0， 1， n )去求解方程组，就可以求出ai ( i = 0，1， ，n )，从而得到pn(x)。这是求出插值多项式最基本的方法。 0

7、111000101)(axayxxxxyxxxxxpn010010011,xayaxxyyay0y1abP(x)f(x)AByx0y1y0abABL(x)xy0f(x)线性插值举例 0490的镍铬镍铝热电偶分度表（0，0），（10.15，250），（20.21，490）。若允许的校正误差小于3，分析能否用直线方程进行非线性校正。取A（0, 0）和B（20.12, 490）两点，按式（4.23）可求得a1 = 24.245，a0 = 0，即P1(x) = 24.245x，此即为直线校正方程。显然两端点的误差为0。通过计算可知最大校正误差在x = 11.38mV时，此时P1(x) = 275.91

8、。误差为4.09。另外，在240360范围内校正误差均大3。即用直线方程进行非线性校正不能满足准确度要求。L2(x)f(x)x0 x1x2xy0 2120210210120020102121yxxxxxxxxyxxxxxxxxyxxxxxxxxxp iiixgxfxVXVni12xxxxxxxxxxxxxxxxyx021101,10niiniiaaxaayV021101niiiixaayxa021100niiixaaya2112111210niiniiniiniiiniiniixxnxyxxya21121111niiniiniiniiniiixxnyxyxa将各测量数据代入方程组，即可解得回归

9、方程的回归系数a0和a1，从而得到这组测量数据在最小二乘意义上的最佳拟合直线方程。 jmjimmxaxaxaxaaxfy12210nixayVjimjjii,2, 1,0min,2111210ninjjijiniimxayVaaanixxayanikimjjijik,2, 10)(210imiiiimmimimimiiimiiyxyxyaaaxxxxxxxxm1021122n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或1n2n1ny,y,y已滤波的采样结果：已滤波的采样结果：l若本次采样值为若本次采样值为y yn n，则本次滤波的结果由下式确定：，则本次滤波的结果由下式确定

10、：2n1nn1nnnn1nnnyy2yyy, ayy, a|yy|y或 原始信号原始信号 中值滤波后的信号中值滤波后的信号对不同宽度脉冲滤波效果对不同宽度脉冲滤波效果N1iiXN1X设设滤波效果主要取决于采样次数滤波效果主要取决于采样次数N N，N N越大，滤越大，滤波效果越好，波效果越好，但系统的但系统的灵敏度要下降灵敏度要下降。因此。因此这种方法只适用于这种方法只适用于慢变信号慢变信号。 iiinSXN1iiN1iN1iiiinN1sN1)ns (N1XS Si i为采样值中的有用部分为采样值中的有用部分n ni i为随机误差。为随机误差。N1iiSN1X1N0iinnXN1X为第n次采样经滤波后的输出；为未经滤波的第ni次采样值；N为滑动平均项数。nXinX平滑度高，灵敏度低；但对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用差。实际应用时，通过观察不同N值下滑动平均的输出响应来选取N值以便少占用计算机时间，又能达到最好的滤波效果。1N0iininXCN1X1CCC1N100CCC1N10按FIR滤波设计确定系数