智能仪器的基本数据处理算法.ppt

智能仪器的基本数据处理算法
第一页，共33页
第二节 消除系统误差的软件算法
系统误差:是指在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。
恒定系统误差:校验仪表时标准表存在的固有误差、仪表的基准误差等；
变化系统误差:仪表的零点和放大倍数的漂移、温度变化而引入的误差等；
非线性系统误差:传感器及检测电路（如电桥）被测量与输出量之间的非线性关系。
常用有效的测量校准方法，这些方法可消除或消弱系统误差对测量结果的影响。
第二页，共33页
一、仪器零位误差和增益误差的校正方法
由于传感器、测量电路、放大器等不可避免地存在温度漂移和时间漂移，所以会给仪器引入零位误差和增益误差。
需要输入增加一个多路开关电路。开关的状态由计算机控制。
第三页，共33页
1．零位误差的校正方法
在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地(即使输入为零)，此时整个测量输入通道的输出即为零位输出(一般其值不为零)N0；再把输入接基准电压Vr测得数据Nr，并将N0和Nr存于内存；然后输入接Vx，测得Nx，则测量结果可用下式计算出来。
输入量
数据
V0=0
N0
Vr
Nr
Vx
Nx
设电路已线性化：
第四页，共33页
Nr－N0＝K(Vr－V0)＝KVr
Nx－N0＝K(Vx－V0)＝KVx
第五页，共33页
2．增益误差的自动校正方法
其基本思想是测量基准参数，建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
需要校正时，先将开关接地，所测数据为X0，然后把开关接到Vr，所测数据为X1，存储X0和X1，得到校正方程：Y=A1X+A0
A1=Vr/（X1­X0）
A0=Vr X0/（X0­X1）
这种校正方法测得信号与放大器的漂移和增益变化无关，降低了对电路器件的要求，达到与Vr等同的测量精度。但增加了测量时间。
第六页，共33页
二、系统非线性校正
传感器的输出电信号与被测量之间的关系呈非线性；仪器采用的测量电路是非线性的。
模型方法来校正系统误差的最典型应用是非线性校正。
模型方法来校正系统误差的最典型应用是非线性校正。
第七页，共33页
1．校正函数法
如果确切知道传感器或检测电路的非线性特性的解析式y = f(x)，则就有可能利用基于此解析式的校正函数（反函数）来进行非线性校正。
例：某测温热敏电阻的阻值与温度之间的关系为
　　　　　　　　　　　
　RT为热敏电阻在温度为T的阻值；
第八页，共33页
α和β为常数，当温度在0～50℃×10-6和4016K。
第九页，共33页
2、建模方法之一：代数插值法
代数插值：设有n + 1组离散点：(x0, y0)，(x1, y1)，…，(xn, yn)，x∈[a，b]和未知函数f(x)，就是用n次多项式
去逼近f(x)，使Pn(x)在节点xi处满足
第十页，共33页