【導(dǎo)讀】空航天等眾多領(lǐng)域。目前多數(shù)壓力變送器的研發(fā)者傾向于利用壓阻式擴(kuò)散硅壓力傳感器。作為信號(hào)的傳送環(huán)節(jié)。但是由于技術(shù)等多方面限制，壓阻式壓力傳感器易受現(xiàn)場(chǎng)溫度變?；挠绊懀瑥亩a(chǎn)生零點(diǎn)漂移。而多數(shù)的制造廠商不能生產(chǎn)沒(méi)有零點(diǎn)漂移的傳感器，這。通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的研習(xí)，文章試圖將現(xiàn)有的技術(shù)較為成熟、效果較為優(yōu)良。軟件補(bǔ)償技術(shù)由于其成本低、效果好而越來(lái)越受到關(guān)注。因此本文著重介紹了壓力。作者介紹了基線、斜率去零漂的計(jì)算理論，同時(shí)嘗試編寫(xiě)了相關(guān)的算法程序，并對(duì)。航天科工集團(tuán)下導(dǎo)彈發(fā)射采集的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。在最后，本文提出了改進(jìn)的方向。

　　

【正文】 ax[N],bx[N],y[N],CYx[N]； //ax[]是采樣結(jié)束后的數(shù)據(jù)用于計(jì)算第二零點(diǎn) 。 bx[]采樣前數(shù)據(jù)計(jì)算第一零點(diǎn) y[]處理后的采樣數(shù)據(jù)； CYx[]采樣數(shù)據(jù) float fc1,fc2,ux1,ux2,Xmax1,Xmax2,Xmin1,Xmin2,temp,cf,avgZ,k,T。 //fc fc2 是對(duì) ax[]和 bx[]處理得到的方差 ux ux2 是 ax[]和 bx[]的均值 Xmax1,Xmin1 是 bx[]的最大最小值 Xmax2,Xmin2 是 ax[]的最大最小值 temp 中間變量 cf 差分 avgZ 是兩零點(diǎn)均值 k 斜率 T 采樣周期 求方差部分程序： void FC(float ax[],float bx[]) { fc2=fc1=0。 sum1=sum2=。 // Zero()。 for(i=1+n。iN1m。i++){ sum1+=(bx[i]ux1)*(bx[i]ux1)。 } for(i=1+q。iN1p。i++){ sum2+=(ax[i]ux2)*(ax[i]ux2)。 } 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 24 fc1=sum1/(N2nm)。 fc2=sum2/(N2pq)。 getchar()。 // printf(%d %d %d %d,m,n,p,q)。 printf(sum1=%f sum2=%f fc1=%f fc2=%f\n,sum1,sum2,fc1,fc2)。 getchar()。 求差分部分程序： void CF(){ cf=(fabs(ux1ux2))/2。 getchar()。 printf(cf=%f ux1=%f ux2=%f\n,cf,ux1,ux2)。 } 求第一、第二零點(diǎn)部分程序： void Zero(float ax[],float bx[]){ bsum=asum=0。 ux1=ux2=Xmax1=Xmax2=Xmin2=Xmin1=temp=0。 Xmax1=bx[N1m]。 Xmin1=bx[0+n]。 Xmax2=ax[N1p]。 Xmin2=ax[0+q]。 for(i=1+q。iN1p。i++){ asum+=ax[i]。 } for(i=1+n。iN1m。i++){ bsum+=bx[i]。 } ux1=bsum/(N2nm)。 ux2=asum/(N2pq)。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 25 結(jié)果分析 現(xiàn) 以 2020/08/16 的采集結(jié)果為例 進(jìn)行分析 ，下圖為零點(diǎn)漂移補(bǔ)償前曲線圖： 圖 原 2020/08/16 采集數(shù)據(jù)曲線 從圖中可以看出曲線存在約為 左右的 零點(diǎn)漂移。現(xiàn)提取曲線的采樣點(diǎn)，定采樣點(diǎn)數(shù)為 N=12，采樣開(kāi)始時(shí)刻為 t=200ms，采樣結(jié)束時(shí)刻為 t=1300ms，采樣時(shí)間為 t=1100ms,采樣速率為 1K，采樣 周期為 1s（即 1000ms）， 對(duì)曲線圖放大如下： 圖 原 2020/08/16 采集數(shù)據(jù)曲線放大圖 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 26 我們手動(dòng)抽取 12 個(gè)采樣點(diǎn)，則有 以下數(shù)據(jù)： 表一 采樣開(kāi)始前采集值 T (ms) 0 17 34 51 68 85 P (Mp) T (ms) 102 119 136 153 170 187 P (Mp) 表二 采樣結(jié)束后采集值 T (ms) 1317 1334 1351 1368 1385 1402 P (Mp) T (ms) 1419 1436 1453 1470 1487 1504 P (Mp) 表三 采樣期間采集值 T （ ms） 200 300 400 500 600 700 P (Mp) T (ms) 800 900 1000 1100 1200 1300 P (Mp) 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 27 運(yùn)行去零漂軟件，如下圖： 圖 基線、斜率去零漂軟件運(yùn)行界面 點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”按鈕，對(duì)相關(guān)參數(shù)分別進(jìn)行設(shè)置。 首先輸入采樣前、后采集點(diǎn)個(gè)數(shù)以及采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，如下圖： 圖 參數(shù)輸入界面 1 點(diǎn)擊“確定”按鈕，并點(diǎn)擊下一步，設(shè)置采樣周期，如圖： 圖 參數(shù)輸入界面 2 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 28 點(diǎn)擊“確定”按鈕，并點(diǎn)擊下一步，輸入采樣前數(shù)據(jù)，如下圖： 圖 數(shù)據(jù)輸入界面 1 點(diǎn)擊“確定”按鈕，并點(diǎn)擊下一步，輸入采樣中的數(shù)據(jù)，如下圖： 圖 數(shù)據(jù)輸入界面 2 點(diǎn)擊“確定”按鈕，并點(diǎn)擊下一步，輸入采樣結(jié)束后的數(shù)據(jù)，如下圖： 圖 數(shù)據(jù)輸入界面 3 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 29 點(diǎn)擊“確定”按鈕，并點(diǎn)擊“完成”，結(jié)束參數(shù)設(shè)置 再點(diǎn)擊“零漂計(jì)算”，對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并輸出零點(diǎn)補(bǔ)償后的新數(shù)據(jù)，如下圖： 圖 結(jié)果運(yùn)行界面 在這里需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，因?yàn)榻?jīng)過(guò)基線去 零漂算法補(bǔ)償之后，我們對(duì)得出的結(jié)果取的是絕對(duì)值（因?yàn)閷?shí)際中測(cè)量的物理量不可能為負(fù)），這對(duì)最后實(shí)際的結(jié)果是沒(méi)有影響的，因此上述結(jié)果里的負(fù)值都取其絕對(duì)值。 補(bǔ)償前的采樣結(jié)果輸入 MATLAB 中，如下： 圖 MATLAB 繪圖 1 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 30 得到曲線如下： 圖 MATLAB 仿真補(bǔ)償前曲線圖 將補(bǔ)償后的結(jié)果輸入 MATLAB 中，如下： 圖 MATLAB 繪圖 2 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 31 得出零點(diǎn)漂移補(bǔ)償后的曲線如下： 圖 MATLAB 仿真補(bǔ)償后曲線圖 在這里，我們應(yīng)該知道，最終曲線的精確度 是與采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)有關(guān)的，當(dāng)我們?cè)O(shè)置的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)越接近原始采樣數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，我們所得的曲線也就會(huì)越逼近原始曲線。 對(duì)補(bǔ)償前原曲線 t=200ms 處的數(shù)值放大，如下圖： 圖 原曲線在 t=200ms 處值 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 32 需要說(shuō)明的是，由于該曲線并不是近期現(xiàn)場(chǎng)采集所得，因此在當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中并沒(méi)有設(shè)置出采集前和采集后的余量，在這里，我們將 0~200ms 這段時(shí)間采集的數(shù)據(jù)作為采樣開(kāi)始前的量， 1300ms 之后的數(shù)據(jù)作為采樣結(jié)束后的量， 200ms~1300ms 之間的數(shù)據(jù)作為采集數(shù)據(jù)來(lái)處理。如果該零點(diǎn)漂移補(bǔ)償方案成熟后，再在 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以在正式采樣開(kāi)始前和采樣結(jié)束后分別留出一段時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，以便計(jì)算第一、第二零點(diǎn)。因此，在這里，我們將 t=200ms 時(shí)刻的值視為初始值。 通過(guò)比較我們能得出，補(bǔ)償前，原曲線在 t=200ms 處的值為 ，補(bǔ)償后，新曲線在 t=200ms 處的值為 。對(duì)曲線的零漂達(dá)到了很好的補(bǔ)償效果。 為了更為清楚的表明補(bǔ)償后的效果，我們給出補(bǔ)償前后的曲線圖如下： 圖 零點(diǎn)漂移補(bǔ)償前 2020/8/16 實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)曲線 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 33 圖 零點(diǎn)漂移補(bǔ) 償后 2020/8/16 實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)曲線 將曲線放大，如下圖： 圖 零點(diǎn)漂移補(bǔ)償后 2020/8/16 實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)曲線放大圖 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 34 作為信號(hào)預(yù)處理的一部分，消除零點(diǎn)漂移的軟件主要包含如下幾個(gè)功能：（ 1）求 N個(gè)采樣點(diǎn)的平均值；（ 2）計(jì)算方差和差分；（ 3）計(jì)算斜率 k，數(shù)字濾波器；（ 4）對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行扣除零點(diǎn)漂移處理。這些功能的具體實(shí)現(xiàn)是根據(jù)前面推導(dǎo)的公式，其中在求 N個(gè)采樣點(diǎn)的平均值來(lái)計(jì)算方差和差分時(shí)， N 個(gè)采樣點(diǎn)指的是沒(méi)有真實(shí)的采樣信號(hào)到來(lái)之前和真實(shí)的采樣信號(hào)已經(jīng)結(jié)束了這些時(shí)間段內(nèi)的采樣點(diǎn)。軟件是基 于面向?qū)ο蟮?C++語(yǔ)言編寫(xiě)的，代碼的復(fù)用性、功能的可擴(kuò)充性與系統(tǒng)的可抑制性較好。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 35 結(jié)論 總結(jié)本文，作者主要進(jìn)行了以下工作：（ 1）介紹了當(dāng)前壓力傳感器的背景以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于零點(diǎn)漂移的主要進(jìn)展情況；（ 2）對(duì)壓力傳感器的工作原理做了詳細(xì)介紹，并對(duì)壓力傳感器產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因做了討論；（ 3）論證了軟、硬件補(bǔ)償方法，并著重介紹了以基線、斜率去零漂等三種方法為代表的軟件補(bǔ)償算法；（ 4）對(duì)基線、斜率去零漂方法給與了 C 程序解讀 ，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行了補(bǔ)償分析。 由于個(gè)人的能力以及時(shí)間 的限制，本文存在一些不足之處。對(duì)于以后的改進(jìn)方向，作者給出自己的想法：（ 1）修改算法程序，使程序中的采樣數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)時(shí)變化，即只要從變送器傳出數(shù)據(jù)就能直接進(jìn)入算法程序中，并進(jìn)行算法補(bǔ)償，得出新的數(shù)據(jù)，在送入“試車系統(tǒng)”軟件中，畫(huà)出曲線；（ 2）對(duì)算法程序進(jìn)行修改，使之能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的保存以及補(bǔ)償后數(shù)據(jù)的保存。 總的來(lái)說(shuō)，文章分析出了壓力傳感器的零點(diǎn)漂移的產(chǎn)生原理，編寫(xiě)出了簡(jiǎn)單可行的算法程序，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 36 致謝 回顧論文完成的過(guò)程，很多人給與了我最真誠(chéng)的幫助， 應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有他們的幫助，許多想法可能就不會(huì)實(shí)現(xiàn)。在這些人中，給予我最多幫助、也是我最想感謝的是我的導(dǎo)師趙子先老師。在做畢業(yè)論文的過(guò)程中，趙老師兢兢業(yè)業(yè)、實(shí)事求是的人生態(tài)度、熱忱正直的處事作風(fēng)，以及淵博的學(xué)術(shù)積淀，都讓我受益匪淺。由于時(shí)間的關(guān)系，未能與趙老師一起去工廠調(diào)試結(jié)果，這不能不說(shuō)是一個(gè)遺憾。在研究課題的過(guò)程中，我曾遇到許多困難，是一群熱心的同學(xué)在我最無(wú)助的時(shí)候給予了我最無(wú)私的幫助，我無(wú)法忘記他們努力的身影和真誠(chéng)的關(guān)懷。在此，我想由衷的向他們道一聲感謝，這些老師和同學(xué)將是我一生的財(cái)富。 最后，感謝我的父母 ，他們是支持我一路走下去的動(dòng)力。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 頁(yè) 37 參考文獻(xiàn) [1] 張曉群， 呂惠民 .壓力傳感器的發(fā)展、現(xiàn)狀與未來(lái) .半導(dǎo)體雜志， 2020 年 3 月 第 25 卷第 1 期． [2] 樊尚春 .傳感器技術(shù)及應(yīng)用 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [3] 蘇亞，孫以材，李國(guó)玉．壓力傳感器熱零點(diǎn)漂移補(bǔ)償各種計(jì)算方法的比較．傳感技 術(shù)學(xué)報(bào)． ． [4] 趙彥曉 ． 壓力傳感器的熱零點(diǎn)漂移補(bǔ)償與非線性修正 ．碩士論文．河北工業(yè)大學(xué)． [5] 張春飛，羅家榮． 軟件去除零點(diǎn)漂移方法的討論 ．計(jì)算 機(jī)測(cè)量與控制． 2020． 12（ 7）． [6] M. Dijkstra, . Lammerink, . de Boer, . Berenschot, . Wiegerink and M. Elwenspoek． LowDrift Flow Sensor with ZeroOffset Thermopile Based Power Feedback． DTIP of April 2020. [7] 張立新，劉娜，趙楠． 擴(kuò)散硅壓力變送器溫度補(bǔ)償研究 ． 北京 石油化工學(xué)院學(xué)報(bào) ． 2020,6． [8] 甄麗娟 ． 傳感器放大器零點(diǎn)漂移的解決辦法 ．黑龍江電子技術(shù)． 1998 年第 5 期． [9] 宋文緒，揚(yáng)帆．傳感器與檢測(cè)技術(shù)．北京：高等教育出版社． 2020 年． [10] 馬明?。?dāng)?shù)據(jù)采集與處理技術(shù)