采用传感器信号调节器对感测元件输出进行线性化处理

yuchengze

感测元件用来将相关的物理量转换成电信号。例如，惠斯通电桥可用来将压力转换成电输出。许多感测元件本质上是非线性的。换句话讲，它们的输出与其正在测定的物理量不呈线性比例关系。由于相关物理量发生变化，输出呈非线性变化。传感器信号调节器用来校正感测元件输出的非线性特性。在这篇文章中，我们研究了两种广泛用于校正感测元件非线性的方法：1)查找表(LUT)或内插法; 2)多项式或曲线拟合。文中对这两种方法做出了对比，并讨论了两种方法之间的折衷。
感测元件非线性
尽管感测元件的非线性具有不同形式，但在本文中我们将讨论一种特定的非线性形式，即二阶非线性，以便于我们理解如何使用传感器信号调节器将输出线性化。注意，这些概念可推广到任意非线性。
如果某个感测元件的输入和输出具有如等式1所示的数学关系，则可以认为该感测元件具有二阶非线性：

式中：
a = 感测元件偏移，其定义为所测物理量为其最小值时感测元件的输出
b = 感测元件跨度，其定义为测定最大和最小物理量时的感测元件输出之差
c = 感测元件二阶非线性
x = 所测物理量
y = 感测元件的输出，是x的函数
例如，考虑具有以下示例参数的非线性感测元件：
· x是介于0和1之间的值。即，物理量已归一化，因此无单位
· a= 0
· b = 1
· c= 10%的满刻度(FS)，式中FS = b;换言之，感测元件具有10%的非线性。