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文檔簡介
1、北京航空航天大學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告溫度傳感器標(biāo)定與補(bǔ)償專業(yè)名稱自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院專業(yè)方向.測試控制自動(dòng)化380305學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2011年9月13日e螃北京航空航天大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)用紙第2頁1 心,目錄第一章標(biāo)定系統(tǒng)概述31.1 標(biāo)定系統(tǒng)組成31.2 各儀器設(shè)備功能及操作說明3L3信號調(diào)理電路分析51 數(shù)據(jù)采集軟件使用6第二章靜態(tài)標(biāo)定9靜態(tài)標(biāo)定理論基礎(chǔ)9靜態(tài)標(biāo)定實(shí)施方法12靜態(tài)標(biāo)定步驟與數(shù)據(jù)獲取13數(shù)據(jù)處理與靜態(tài)指標(biāo)的計(jì)算14傳感器非線性校正與誤差分析15第三章動(dòng)態(tài)標(biāo)定18動(dòng)態(tài)標(biāo)定的理論基礎(chǔ)18動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)施方法19動(dòng)態(tài)標(biāo)定步驟與數(shù)據(jù)獲取19數(shù)據(jù)處理與動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算20數(shù)字濾波方法設(shè)計(jì)26第四章實(shí)
2、驗(yàn)總結(jié)29第五章參考文獻(xiàn)29第一章標(biāo)定系統(tǒng)概述標(biāo)定系統(tǒng)組成NTC熱敏電阻傳感器、傳感器調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、PC(綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件)、恒溫槽各一,導(dǎo)線若干。各儀器設(shè)備功能及操作說明(1)溫度傳感器溫度傳感器是把所要測量標(biāo)定的溫度值轉(zhuǎn)換與之相應(yīng)的成電阻值。本實(shí)驗(yàn)用的溫度傳感器是用具有負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體熱敏電阻即NTC熱敏電阻制成的,其熱電特性為緩變型,具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC),適合做溫度測量元件。其熱電特性如下:B(-)R=Re1%T:被測溫度(K),T=t+273.167:參考溫度4=25+273.16R:溫度T(K時(shí)熱敏電阻的阻俏Ro:溫度寸熱敏電阻的阻值,&-10kB:熱敏電阻的材
3、料常數(shù),B=3980傳感器調(diào)理電路傳感器調(diào)理電路是把溫度傳感器中熱敏電阻因熱電效應(yīng)產(chǎn)生的阻值變化轉(zhuǎn)換成與溫度相對應(yīng)的電壓值,適合數(shù)據(jù)卡采集處理。數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡是把電壓值模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字量,即采集溫度值。本實(shí)驗(yàn)所用數(shù)據(jù)采集卡型號是PCI-9111,AD轉(zhuǎn)換位數(shù)12位AD轉(zhuǎn)換通道,單端模式有16個(gè)通道,差分模式有8個(gè)通道AD輸入范圍:VfR心/+/-10V,+/-5V,/-2,5V,+/-1.25V,+/-0.625V。實(shí)驗(yàn)中采用+/-5V。傳感器與數(shù)據(jù)采集卡的連接:傳感器調(diào)理板接線端子電源輸入信號:5V、地傳感器輸出信號:V數(shù)據(jù)采集卡接線端子5V電源端子:VCC模擬地端子;AGND模數(shù)轉(zhuǎn)換輸
4、入端:A0A15可選(4)PC機(jī)(綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件)綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件是運(yùn)用LabVIEW強(qiáng)大的圖形界面顯示功能實(shí)現(xiàn),包括主程序及登錄界面。恒溫槽恒溫槽提供恒定溫源,可在3080范圍內(nèi),控制水溫保持恒定。恒溫槽操作步驟:a)在槽內(nèi)加入水,液面不能低于工作臺(tái)面30mm;b)溫度控制在80°C以內(nèi);c)將出液管與進(jìn)液管用軟管連接,保證水的循環(huán)(儀器左面靠前為進(jìn)液管,靠后為出液管);d)插上電源,開啟“總電源開關(guān)”;e)開啟“循環(huán)開關(guān)”f)溫度設(shè)定:按設(shè)定功能鍵進(jìn)入溫度設(shè)定值設(shè)定狀態(tài),設(shè)定值末位閃爍,通過移位和加減鍵設(shè)定所需的工作溫度,再按設(shè)定功能鍵保存設(shè)定值;£修北京航空航天大學(xué)
5、學(xué)生實(shí)驗(yàn)用紙第5頁«心,g)待恒溫槽上顯示的測量值與設(shè)定值相等時(shí),并維持一段時(shí)間使槽內(nèi)溫度均勻后再采集此時(shí)溫度傳感器的值。信號調(diào)理電路分析傳感器調(diào)理電路的電路原理圖如下:Rt其中,R=10k,Vbut=VCCR+Rt+-+5V標(biāo)準(zhǔn)電阻測試點(diǎn)熱敏電阻圖1傳感器調(diào)理電路的電路原理圖模擬傳感器可測量很多物理量,如溫度、壓力、力、流量、運(yùn)動(dòng)、位置、PH、光強(qiáng)等。通常,傳感器信號不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化,因此,在變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之前必須進(jìn)行調(diào)理。調(diào)理就是放大,緩沖或定標(biāo)模擬信號,使其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入。然后,ADC對模擬信號進(jìn)行數(shù)字
6、化,并把數(shù)字信號送到微控制器或其他數(shù)字器件,以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。本實(shí)驗(yàn)所用調(diào)理電路電源采用+5V,通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻與傳感器中熱敏電阻串聯(lián)組成回路,通過測量熱敏電阻隨溫度變化阻值變化的電壓值。此穩(wěn)定電壓信號供數(shù)據(jù)采集卡采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。R=10k,RtVbut=VCCR+Rt可得出傳感器輸出電壓與測試溫度的關(guān)系Vout.VCCR+媼心由于R=10k,用=10k可保持測試回路中的電流在一個(gè)很小的范圍內(nèi),避免熱敏電阻的自熱效應(yīng)而影響測試結(jié)果。數(shù)據(jù)采集軟件使用采集軟件的打開軟件目錄:F:documents09年綜合實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)'綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件,雙擊“主程序.vi”VI文件。融目查看的項(xiàng)
7、目口操作工具食口歸幫助|0|刨?;?2Pt應(yīng)用程序字體學(xué)號藤態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定P口動(dòng)態(tài)標(biāo)定頻譜分析圖2主界面登陸界面點(diǎn)擊軟件左上方的“運(yùn)行”按鈕,出現(xiàn)登錄界面如下溫度傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)幫助|登陸圖3在學(xué)生編號和傳感器編號位置填入小組號:19,登陸口令處用默認(rèn)數(shù)字。填完后點(diǎn)擊登陸,即進(jìn)入數(shù)據(jù)采集界面。采集卡配置在輸入通道處選擇傳感器連接到數(shù)據(jù)采集卡的通道號,信號范圍可以設(shè)置為+/-10V,+/-5V,+/-2.5V,+/-1.25V,+/-0.625V,根據(jù)實(shí)際情況選擇。輸入通道信號范圍(2:+/-5V)圖4靜態(tài)標(biāo)定界面操作說明首先調(diào)整起始溫度和溫度間隔,調(diào)完后按“更改參數(shù)”鍵完成標(biāo)定溫度點(diǎn)的設(shè)定,
8、一般起始溫度為30,溫度間隔為3,共計(jì)15個(gè)點(diǎn)。當(dāng)恒溫槽的溫度測量值達(dá)到設(shè)定溫度點(diǎn)時(shí),點(diǎn)擊“記錄該點(diǎn)”即可將溫度傳感器此時(shí)的分壓值記錄到標(biāo)定軟件中。當(dāng)某個(gè)測溫點(diǎn)有誤時(shí),可以通過點(diǎn)擊“刪除該點(diǎn)”鍵刪除該點(diǎn)溫度;當(dāng)一組數(shù)據(jù)記錄完后,可以點(diǎn)擊界面上的“保存數(shù)據(jù)”,將所測量的數(shù)據(jù)存入到E盤根目錄下的文件中,文件名為“組號+靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)。因?yàn)橄麓卧俦4鏈y量數(shù)據(jù)時(shí),前面的數(shù)據(jù)會(huì)被覆蓋,請及時(shí)做好數(shù)據(jù)備份;界面上的其他按鈕為輔助功能鍵,可以不使用。動(dòng)態(tài)標(biāo)定界面的使用將恒溫槽設(shè)定一個(gè)動(dòng)態(tài)標(biāo)定溫度點(diǎn)(如75),待溫度穩(wěn)定后,先按下動(dòng)態(tài)標(biāo)定界面上的“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕,再將傳感器插入恒溫槽中。待界面上顯示的測量值保持
9、不變時(shí),按“停止采集”按鈕,結(jié)束動(dòng)態(tài)采集過程;通過游標(biāo)確定有用數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和終點(diǎn),此時(shí)界面會(huì)顯示出起點(diǎn)和終點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間和采集的數(shù)據(jù)值;按“確定曲線”鍵,得出有效曲線的時(shí)間與電壓差值;按“去除多余數(shù)據(jù)”鍵,得到有效曲線的圖形;按“保存數(shù)據(jù)”鍵將動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)保存在E盤根目錄下找“組號+動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)文件二其中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為總響應(yīng)時(shí)間的10倍。第二章靜態(tài)標(biāo)定2.1靜態(tài)標(biāo)定理論基礎(chǔ)(1)靜態(tài)標(biāo)定的目的測試系統(tǒng)的輸出信號能夠真實(shí)地反映被測物理量(輸入信號)的變化過程,不使信號發(fā)生畸變,即實(shí)現(xiàn)不失真測試。系統(tǒng)的傳遞(傳輸)特性即系統(tǒng)的輸出與輸入量之間的變換或運(yùn)算關(guān)系。靜態(tài)特性的定義:是指當(dāng)被測量x不隨時(shí)間變化或
10、隨時(shí)間變化的程度遠(yuǎn)緩慢于系統(tǒng)的固有最低階運(yùn)動(dòng)模式的變化時(shí),測試系統(tǒng)的輸出量v與輸入量x之間的函數(shù)關(guān)系。靜態(tài)標(biāo)定的定義:在一定標(biāo)準(zhǔn)條件下,利用一定等級的標(biāo)定設(shè)備對測試系統(tǒng)進(jìn)行多次往復(fù)測的過程,以獲取被測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性。靜態(tài)標(biāo)定條件(一)對標(biāo)定環(huán)境的要求:a)無加速度、無振動(dòng)、無沖擊;b)溫度:1525°Cc)濕度不大于85%RHd)大氣壓力0.1MPa(-)對所用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定設(shè)備的要求是:a)當(dāng)只考慮隨機(jī)誤差時(shí)OsKOm。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定設(shè)備的隨機(jī)誤差。;被標(biāo)定測試系統(tǒng)的隨機(jī)誤差b)當(dāng)只考慮系統(tǒng)誤差時(shí)EEs3mE標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定設(shè)備的系統(tǒng)誤差E,被標(biāo)定測試系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差考慮到恒溫槽的精度,我們把標(biāo)定的誤
11、差控制在0.5以內(nèi);(4)靜態(tài)標(biāo)定主要性能指標(biāo)及計(jì)算a)測量范圍(Range)測試系統(tǒng)能夠按照規(guī)定的精確度進(jìn)行測量的輸入量(被測量)最大值(測量上限"Q和最小值(測量下限xfflin)所確定的區(qū)間。記為Xzx)本實(shí)驗(yàn)中,(無訪,4為(30,72)b)量程(Span)測量范圍的上限值與下限值之代數(shù)差,記為:Mnax-Amin本實(shí)驗(yàn)中為42;c)線性度(linearity)線性度:測試系統(tǒng)實(shí)際的靜態(tài)特性的校準(zhǔn)特性曲線與某一參考直線不吻合程度的最大值就叫做線性度。記為:X100%.(N'lL2NL->FS(紳l濡=max畫上卜maxy.-yy=B(xmax-xmin)滿量程輸
12、出,B參考直線的斜率d)遲滯(Hysteresis)遲滯測試系統(tǒng)測量同一個(gè)輸入量時(shí),對應(yīng)的正、反行程的輸出不一致的現(xiàn)象,叫做遲滯;遲滯誤差正、反行程輸出值的最大差值相對于滿量程輸出的百分比叫遲滯誤差;匕_(AVlH)maxxlOO%(Yu)-為正反行程平均值差的最大值;e)重復(fù)性衡量測試系統(tǒng)按同一測量條件,同一方向,對于同一被測參數(shù)值反復(fù)測量所得的輸出值之間的近似程度的指標(biāo)。計(jì)算方法:=xlOO%,s為標(biāo)準(zhǔn)偏差A(yù)FSS=max(sUj"d7)"=1,2,f)精度精度是反映測試系統(tǒng)測量誤差的一個(gè)重要指標(biāo),是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合。綜合考慮非線性、遲滯、重復(fù)性:直接代數(shù)和:&
13、amp;a=&!_+自盧&R方和根:綜合考慮非線性遲滯性:&a二&LH+&R2.2靜態(tài)標(biāo)定實(shí)施方法絕對法:被校測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入量瑜出量圖6、測試系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定示意圖(絕對法)相對法:A輸入量A標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定設(shè)備輸出量4被校測試系統(tǒng)輸出量圖7、測試系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定示意圖(相對法)標(biāo)定過程:a)在標(biāo)定范圍內(nèi)選擇個(gè)測量點(diǎn)x/(n);b)按照輸入信號從小到大、從大到小共進(jìn)行勿次循環(huán),共獲得2加個(gè)測試數(shù)據(jù);C)正行程的第_/個(gè)循環(huán)、第,個(gè)測點(diǎn)(xi,yuij),反行程的第_/個(gè)循環(huán)、第,個(gè)測點(diǎn)(xi,ydij),(戶1勿)。本實(shí)驗(yàn)共采用3次循環(huán),分別測量30C至72間的15個(gè)
14、溫度點(diǎn)的電壓值(每隔3度取一點(diǎn))對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,獲得被測系統(tǒng)的靜態(tài)特性:1mi=1,2,3n2.3靜態(tài)標(biāo)定步驟與數(shù)據(jù)獲取(1)焊接好傳感器調(diào)理電路,然后正確連接到數(shù)據(jù)采集卡上,正極連接到采集卡的+5v,共地連接,信號線與采集卡的AD線相連,并用萬用表測試傳感器輸出是否正常,并連接好測試系統(tǒng)。設(shè)定好恒溫箱的參數(shù),布置好熱敏電阻測量點(diǎn)的位置,注意測量點(diǎn)要與測量值修正時(shí)的測量點(diǎn)一致。打開綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件靜態(tài)標(biāo)定頁面,按要求操作,看是否能采集到數(shù)據(jù)。(4)給傳感器調(diào)理電路供電,啟動(dòng)電源開始進(jìn)行加熱。進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定,并記錄數(shù)據(jù)。從30到72,每3逐一標(biāo)定,每次記錄3個(gè)數(shù)據(jù),達(dá)到所測溫度點(diǎn)時(shí),為了減小誤
15、差,使得熱敏電阻處于熱交換平衡狀態(tài),要求保證測量時(shí)待數(shù)據(jù)穩(wěn)定一段時(shí)間后再記錄數(shù)據(jù)。總共進(jìn)行3次正反行程。每次保存為txt格式。(6)計(jì)算出傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)。采用不同數(shù)據(jù)處理方法對傳感器特性進(jìn)行非線性補(bǔ)償,并比較補(bǔ)償結(jié)果,分析誤差原因。數(shù)據(jù)獲?。和ㄟ^綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件,獲取標(biāo)定的溫度范圍為室溫+3075,總共需要測量三個(gè)正反行程的數(shù)據(jù)。測量精度要求小于0.5o2.4數(shù)據(jù)處理與靜態(tài)指標(biāo)的計(jì)算靜態(tài)原始數(shù)據(jù)(表1)溫度(°)第一組實(shí)驗(yàn)第二組實(shí)驗(yàn)第三組實(shí)驗(yàn)正行程(V)反行程(V)正行程(V)反行程(V)正行程(V)反行程(V)302.2162.2202.2292.232.2662.26733
16、2.1172.1172.1142.1162.1122.112361.9581.9601.961.9641.9631.965391.8141.8091.8141.8091.8141.816421.681.6821.6771.6811.6751.677451.5551.5701.5531.5681.5501.551481.4281.4401.4281.4381.4281.429511.3181.3791.3181.3791.3161.318541.2111.2161.2111.2161.2111.215571.1181.1211.1141.1181.1111.115601.0251.0281.02
17、41.0281.0281.029630.9420.9490.9420.9460.9420.944660.8470.8540.8550.8590.8640.866690.7910.7980.7920.7970.7930.7942.5傳感器非線性校正與誤差分析擬合曲線溫度(°)平均值(V)曲線計(jì)算(V)偏差(V)302.2382.269869-0.03187332.11452.1002170.014283361.96151.9453360.016164391.81251.802860.00964421.67851.6709480.007552451.5581.5481410.009859
18、481.4321.433262-0.00126511.3381325350.01265541.21351.223608-0.01011571.1161.127369-0.01137601.0271.036067-0.00907630.944094922-0.00522660.85750.866415-0.00891690.7940.787290.00671720.72450.7115340.012966圖9擬合曲線擬合誤差:&=限-yL-*100%=0.019Yfs若舍去誤差較大的首尾點(diǎn),線性度為:0.011,線性度提高了。2.5-系列2T-系列5系列6系列3T-系列4y=-0.041
19、X+3.473y=-0.051X+3.797y=-0.049x+3.749y=-O.O44x+3.554y=-0.040x+3.365y=-0.042x+3.448y=-0.031X+2.936y=-0.041X+3.454y滑翔先壯-y=-0jy號I系歹lj7系列80.5系列92040Tl-系列116080T一系列10圖10分段擬合折線分段直線擬合(表8)正平均(V)反平均(V)正反平均(V)溫度(°)擬合直線曲線計(jì)算偏差(V)2.2372.2392.23830y=-0.041x+3.4732.243-0.0052.1142.1152.1145332.1140.0005y=-0.0
20、51x+3.7971.961.9631.9615361.9610.0005y=-0.049x+3.7491.8141.8111.8125391.838-0.0255y=0.O44x+3.5541.6771.681.6785421.685-0.0065y=-0.040x+3.3651.5531.5631.558451.5580y=-0.042x+3.4481.4281.4361.432481.4320y=-0.031x+2.9361.3171.3591.338511.355-0.017y=-。.041x+3.4541.2111.2161.2135541.24-0.0265y=-0.032x+2.
21、9681.1141.1181.116571.144-0.028y=一0.029x+2.8071.0261.0281.027601.067-0.04y=-0.027x+2.6870.9420.9460.944630.986-0.042y=-0.028x+2.7600.8550.860.8575660.868-0.0105y=-0.021x+2.2540.7920.7960.794690.805-0.011y=-0.023x+2.3920.7270.7220.7245720.736-0.0115擬合誤差:MAX偏差為0.042,誤差為0.0278c驗(yàn)證測量數(shù)據(jù)采集點(diǎn)(°)顯示讀數(shù)(V)對
22、數(shù)曲線偏差(V)分段折線偏差(V)361.955-0.009660.006421.687-0.01605-0.002481.438-0.00474-0.006541.2230.0006080.017601.0300.0060670.037660.867-0.000590.001720.722-0.010470.014對數(shù)曲線偏差中最大值為Vmax加數(shù))=0.016V分段折線偏差中最大值為V111ax(分段)=0.037V第三章動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定的理論基礎(chǔ)(1)動(dòng)態(tài)特性反映的是測試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量過程中的特性。在動(dòng)態(tài)測量過程中,描述系統(tǒng)的一些特征量隨時(shí)間而變化,而且隨時(shí)間的變化程度與系統(tǒng)固有的最低
23、階運(yùn)動(dòng)模式的變化程度相比不是緩慢的變化過程;為了確定一個(gè)系統(tǒng)特性,通常都是輸入一個(gè)典型信號作為激勵(lì)信號看其響應(yīng),典型信號有單位脈沖,階躍,斜坡,正弦等。因?yàn)檫@些信號時(shí)從各種復(fù)雜信號中抽取出來的,同時(shí)能反映系統(tǒng)在正常工作時(shí)的性能;本實(shí)驗(yàn)中采取輸入固定溫度通過系統(tǒng)的響應(yīng)事件來測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。一階測試系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)時(shí)間常數(shù)T:輸出y(t)由零上升到穩(wěn)態(tài)值ys63.2%所需時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間ts:輸出y(t)由零上升達(dá)到并保持在穩(wěn)態(tài)值ys的偏差的絕對值不超過某一量值。所需的時(shí)間,又叫過渡過程時(shí)間。to05=3T延遲時(shí)間td:輸出y由零上升到穩(wěn)態(tài)值ys的50%所需的時(shí)間。td=O.6
24、9T上升時(shí)間tr:輸出y(t)由0.1ys上升到穩(wěn)態(tài)值0.9ys所需的時(shí)間輸出y(t)由0.05ys上升到穩(wěn)態(tài)值0.95ys所需的時(shí)間。t=2.20T一階測試系統(tǒng)的頻域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)當(dāng)測試系統(tǒng)輸入為正弦信號時(shí),評價(jià)測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)。通頻帶3B:幅值增益的對數(shù)特性衰減-3dB處所對應(yīng)的頻率范圍。cdB=1/T工作頻帶u)g:歸一化幅值誤差小于所規(guī)定的允許誤差o時(shí),幅頻特性曲線所對應(yīng)的頻率范圍。3.2動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)施方法先將恒溫箱的溫度設(shè)定為幾個(gè)特定值(本實(shí)驗(yàn)中為35,55,75三個(gè)溫度點(diǎn)),然后將熱敏電阻溫度計(jì)插入其中,通過標(biāo)定軟件記錄其所獲取的電壓值,進(jìn)而可以得出它的動(dòng)態(tài)特性,進(jìn)行
25、標(biāo)定。3.3動(dòng)態(tài)標(biāo)定步驟與數(shù)據(jù)獲取(1)沿用靜態(tài)標(biāo)定時(shí)的電路。將傳感器調(diào)理電路正確連接到數(shù)據(jù)采集卡上,正極連接到采集卡的+5v,共地連接,信號線與采集卡的AD線相連,并用萬用表測試傳感器輸出是否正常,并連接好測試系統(tǒng)。設(shè)定好恒溫箱的參數(shù),將熱敏電阻放在室溫中。打開綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件動(dòng)態(tài)標(biāo)定頁面,按要求操作,看是否能采集到數(shù)據(jù)。(4)給傳感器調(diào)理電路供電,啟動(dòng)電源開始進(jìn)行加熱。(5)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定。選取35,55,75三個(gè)溫度點(diǎn),標(biāo)定軟件先開始計(jì)數(shù),然后將熱敏電阻插入恒溫箱,等到計(jì)數(shù)趨于穩(wěn)定時(shí)停止計(jì)數(shù)。(6)截取數(shù)據(jù)有效部分,計(jì)算出傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)。通過補(bǔ)償算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)性能,并比較
26、補(bǔ)償結(jié)果,分析誤差原因。數(shù)據(jù)獲取:通過綜合實(shí)驗(yàn)標(biāo)定軟件,獲取35,55,75三個(gè)溫度點(diǎn)下的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),將前后的水平部分剔除后得到所需要的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。3.4數(shù)據(jù)處理與動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算(1)原始數(shù)據(jù)記錄35動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù):見附件55動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù):見附件75動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù):見附件(2)時(shí)間常數(shù)及曲線擬合當(dāng)溫度為35時(shí),實(shí)驗(yàn)如下:y二data;x=0:0.01:35.61;fori=1:3462u二y(i);forj=1:99u=u+y(i+j);endu(i)=u(i)/100;endfori=(3562-99):3562u(i)=y(i);endgridony=-0.686*(1-exp(-x/6.35)+2.729;p
27、lot(x,u,*bx,y,'r')gridon則時(shí)域參數(shù)為:時(shí)間常數(shù):T=7.82s響應(yīng)時(shí)間:ts=3T=23.46s延遲時(shí)間:td=0.69T=5.4s上升時(shí)間:tr=2.20T=17.204s頻域參數(shù)為:通頻帶u)B=1/T=0.128Hz當(dāng)溫度為55時(shí),實(shí)驗(yàn)如下:y二data;x=0:0.01:35.83;fori=1:3484u二y;forj=1:99u=u+y(i+j);endu(i)=u(i)/100;endfori=(3584-99):3584u二y(i);endgridony二-1.423*(1-exp(-x/6.35)+2.632;plot(x,u,'
28、;br,xty,'r')gridon則時(shí)域參數(shù)為:時(shí)間常數(shù):T=8.2s響應(yīng)時(shí)間:ts=3T=24.6s延遲時(shí)間:td=O.69T=5.685s上升時(shí)間:tr=2.20T=18.04s頻域參數(shù)為:通頻帶u)B=1/T=0.122Hz當(dāng)溫度為75時(shí),實(shí)驗(yàn)如下:y二data;x=0:0.01:38.64;fori=1:3765u(i)=y(i);forj=1:99u=u+y(i+j);endu(i)=u(i)/100;endfori=(3865-99):3865u二y(i);endgridony=-1.995*(1-exp(-x/6.35)+2.683;plot(x,u,'
29、br,x,y,'r')gridon則時(shí)域參數(shù)為:時(shí)間常數(shù):T=6.35s響應(yīng)時(shí)間:ts=3T=19.05s延遲時(shí)間:td=0.69T=4.3815s上升時(shí)間:tr=2.20T=13.97s頻域參數(shù)為:通頻帶u)B=1/T=0.1575Hz3.5系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償(1)補(bǔ)償要求用數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波器,以加快測試系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間(時(shí)域),展寬測試系統(tǒng)的工作頻帶(頻域要求響應(yīng)時(shí)間為原系統(tǒng)的十分之一;即把一階動(dòng)態(tài)模型的T減小為原來的1/10;(2)補(bǔ)償原理系統(tǒng)模型為:G(s)=-AtTs+1期望函數(shù)為:。=含G(s)=則補(bǔ)償函數(shù)可為:l;s+l將補(bǔ)償函數(shù)用matlab將其z變換再將其離散化得到補(bǔ)償?shù)牟罘址匠趟惴ǎ篶(n)=Ar(n)+Br(n-1)+Dc(n-1);則,可將原系統(tǒng)的傳遞函數(shù)調(diào)整為期望的傳遞函數(shù),完成
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