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2025-07-13 20:20本頁面
【正文】 復(fù)雜，而且由于電路本身引起的誤差也會隨之增加。用連續(xù)有限線段替代特性曲線，然后根據(jù)各轉(zhuǎn)折點xi和各段折線的斜率來設(shè)計電路。2．線性提升法線性提升法是模擬量非線性校正的又一種方法，它是將特性曲線y=f(x)用折線代替后，根據(jù)折線組與直線方程式y(tǒng)=k1x的偏差，依次增減偏差部分（這是通過運算放大器輸入電壓的增減來實現(xiàn)的）。其折線方程組如下：y=k1x (k1=tana1，0≤x≤x1) y=k1xk2(xx1) (k2=tana2，x1≤x≤x2) y=k1xk2(xx1)+k3(xx3) (k3=tana3，x2≤x≤x3) 折線逼近法示意圖 線性提升法示意圖為實現(xiàn)模擬量非線性校正的這兩種方法（折線逼近法和線性提升法），均需有非線性元件（目前常利用二極管組成非線性電阻網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生折點）組成的電路來予以校正，即用折點單元構(gòu)成非線性校正電路來實現(xiàn)?？梢钥闯觯恨D(zhuǎn)折點越多，折線越逼近曲線，精度也越高；但轉(zhuǎn)折點太多，則會因電路本身誤差而影響精度。，其中E決定了轉(zhuǎn)折點偏置電壓，二極管VD做開關(guān)用，其轉(zhuǎn)折電壓為U1=E+UD （）式中，UD為二極管正向壓降。由式（）可知，轉(zhuǎn)折電壓不僅與E有關(guān)，而且與二極管正向壓降UD有關(guān)。，它是由理想二極管與基準(zhǔn)電源E組成。由圖可知，當(dāng)Ui與E之和為正時，運算放大器的輸出為負(fù)，VD2導(dǎo)通，VD1截止，電路輸出為零。當(dāng)Ui與E之和為負(fù)時，VD1導(dǎo)通，VD2截止，電路組成一個反饋放大器，輸出電壓隨Ui的變化而改變，有 Uo= （）在這種電路中，折點電壓只取決于基準(zhǔn)電壓E，避免了二極管正向電壓UD的影響，在這種由精密折點單元電路組成的線性化電路中，各折點的電壓將是穩(wěn)定的。 簡單折點電路 精密折點單元電路 利用微機進行非線性化處理在利用微機處理的智能化檢測系統(tǒng)中，利用軟件功能可方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的非線性補償。這種方法實現(xiàn)線性化的精度高、成本低、通用性強。線性化的軟件處理經(jīng)常采用的方法有線性插值法、二次曲線插值法和查表法。1．線性插值法 這種方法就是先通過試驗測出傳感器的輸入/輸出數(shù)據(jù)，利用一次函數(shù)進行插值，用直線逼近傳感器的特性曲線。假如傳感器的特性曲線曲率大，可以將該曲線分段插值，把每段曲線用直線近似，即用折線逼近整個曲線。這樣可以按分段線性關(guān)系求出輸入值所對應(yīng)的輸出值。，圖中y是被測量，x是測量數(shù)據(jù)。由于每條直線段的兩個端點坐標(biāo)是已知的，例如，（y1，x1）和（y2，x2）是已知的，因此該直線段的斜率k1可表示為k1=該直線段上的各點滿足下列方程式：y=y1+k1(xx1) （）對于折線中任一直線段i，可以得到ki1= （）y=yi1+k i1(xx i1) （）在實際的設(shè)計中，預(yù)先把每段直線方程的常數(shù)及測量數(shù)據(jù)x0、xx…、xn存于內(nèi)存儲器中，計算機在進行校正時，首先根據(jù)測量值的大小，找到合適的校正直線段，從存儲器中取出該直線段的常數(shù)，即斜率ki，然后計算形如式（）的直線方程式就可獲得實際被測量y。線性插值法的線性化精度由折線段的數(shù)量決定，所分段數(shù)越多，精度就越高；但數(shù)量越大，所占內(nèi)存越多。一般情況下，只要分段合理，就可獲得良好的線性度和精度。2．二次曲線插值法 若傳感器的輸入與輸出之間的特性曲線的斜率變化很大，采用線性插值法就會產(chǎn)生很大的誤差，這時可采用二次曲線插值法，即用拋物線代替原來的曲線，這樣代替的結(jié)果顯然比線性插值法更精確。，圖示曲線可劃分為a、b、c三段，每段可用一個二次曲線方程來描述，即y=a0+a1x+a2x2 (x≤x1)y=b0+b1x+b2x2 (x1x≤x2) （） y=c0+c1x+c2x2 (x2x≤x3)式中，每段的系數(shù)ai、bi、ci可通過下述辦法獲得。即在每段中找出任意三點，、x0x1，其對應(yīng)的y值為y0、y0y1，然后解如下聯(lián)立方程：y0=a0+a1x0+a2xy01=a0+a1x01+a2x （）y1=c0+c1x+c2x就可取得系數(shù)a0、aa2，同理可求得b0、bb2…。然后將這些系數(shù)與x0、xxx3等值預(yù)先存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。 分段線性插值法 線性插值法程序流程圖 二次曲線插值法 二次曲線插值法程序流程圖小 結(jié)被測的各種非電量信號經(jīng)傳感器檢測后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，但這些信號很微弱，并與輸入的被測量之間呈非線性關(guān)系，所以需進行信號放大、隔離、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、線性化處理、誤差修正等處理，本章就針對這些方面做了簡單的介紹。信號放大一般采用放大器、程序放大器、數(shù)字放大器和隔離放大器，實際應(yīng)用中可根據(jù)使用場合和要求進行選用。A/D轉(zhuǎn)換器可以分為比較型和積分型兩種。比較型的轉(zhuǎn)換速度比積分型的快得多，但積分型的抗干擾能力比前者強，且價格相對較低。選用A/D轉(zhuǎn)換器可根據(jù)分辨率、轉(zhuǎn)換時間及轉(zhuǎn)換精度三項主要指標(biāo)確定。A/D轉(zhuǎn)換步驟是：確定A/D地址，選擇通道，啟動A/D轉(zhuǎn)換過程，等待轉(zhuǎn)換結(jié)果（可用中斷方式），讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。167。 線性化處理可以用硬件方法，也可以在單片機（微機）中采用軟件編程的方法，若采用軟件方法，除了本章介紹的線性插值、二次曲線插值法（拋物線法），還可以采用最小二乘法等。這樣，一個非電量信號經(jīng)過上述環(huán)節(jié)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成為單片機（或微機）所能處理的二進制數(shù)據(jù)。使用這些數(shù)據(jù)對非電量進行控制和處理，要涉及其他相關(guān)課程的內(nèi)容。思考與練習(xí)3. 1．對傳感器輸出的微弱電壓信號進行放大時，為什么要用測量放大器？2．采用4～20mA電流信號來傳輸傳感器的輸出信號有什么優(yōu)點？3．在模擬量自動檢測系統(tǒng)中，常用的線性化處理方法有哪些？4．在檢測系統(tǒng)中，信號之間的傳輸為什么要使用V/I和I/V變換？20518
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