Пространственная линеаризация градуировочной характеристики интеллектуального датчика Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 681.533

С.И.Клевцов

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЛИНЕАРИЗАЦИЯ ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА

Для упрощения вычислений в микроконтроллере и минимизации методической погрешности предложен метод пространственной линеаризации градуировочной характеристики интеллектуального датчика, предназначенного для измерения медленно меняющегося физического сигнала, например, для измерения давления или разности давлений в жидкой или газообразной среде. Метод базируется на представлении градуировочной характеристики в виде системы плоскостей в пространстве РхЦхТ измеряемых значений физического сигнала (давления), выходного сигнала чувствительного элемента датчика (напряжение или ток) и внешнего воздействующего фактора (температура).

Для построения градуировочной характеристики область Ц*Т разбивается на к прямоугольных участков. . На каждом произвольном участке Впт

(и£ [и1п, и2п], Те[Т1т, Т2т]), используя экспериментальные данные, представляющие зависимость Р=Р(и,Т), методом наименьших квадратов определяются уравнения двух скрещивающихся в пространстве РхЦхТ прямых Р 1,п,т ' (и ср.п,Т ) и Р 2,п,т ’ (и,Тср.т ) так, что прямая Р1 п т ’(и ср.п,Т) лежит в плоскости и = и ср п, а прямая Р2 п т’ (и,Тср т) - в плоскости Т = Тсрт, где Ц.р.п =

и1п+ (и2п - и1п)/2, Тсрт = Т1т + (Т2т- Т1т)/2. Прямые лежат в перпендикулярных плоскостях на расстоянии Ъ друг от друга. Параллельным сдвигом на 2/2 эти прямые преобразуются в пересекающиеся. Через две пересекающиеся прямые Р1,п,т’’(и ср.п,Т) и Р2 п т ’’ (и, Тср т) проводится плоскость. Для этого возьмём на

прямых три точки со следующими координатами:

Кп,т = (Цср,п,Тср,т,Р1,п,т (и ср.п,Тсрт ))=(х1,у1,21 );

^ п,т = (и1,п,Т ср ,т , Р 2,п,т (и1,п,Тср.т ))=(х2,у2,22 ) ;

М п,т = (Иср,п , Т 1,т , Р 1,п,т ’’ (и ср.п,Т1т|:= ^ У3,23 ) Коэффициенты в уравнении плоскости Ап тх + Вп ту + Сп т7 = Бп т определяются следующим образом:

' Уі 21 Г| ' 21 Х1 Г| ' Х1 У1 Г| ' Х1 У1 21^

А - п,т У 2 22 1 . В — ? п,т 22 Х2 1 с — ? ^п,т Х2 У2 1 ; ^п,т Х2 У2 22

ч У3 23 1 ч 23 Х3 1 ч Х3 У3 1 ч Х3 У3 23,

Ошибку аппроксимации градуировочной характеристики можно оценить как разность между точками "идеальной" градуировочной поверхности, полученной методом полиномиальной аппроксимации, и соответствующей плоскости построенной системы плоскостей. При этом достижение заданной ошибки обеспечивается с помощью последовательного увеличения количества аппроксимирующих плоскостей.