一种基于分段逆模型的传感器非线性校正方法
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传感器逆模型校正法的基本原 理是将传感器逆模
型作为一个补偿环节 ， 通过对传感器输 出量进行补偿 ， 实现传感器校正 。基于该 原理 ， 本文提 出 的分段 逆模 型校正方法 的基本思想 是 ： 首先 对传感 器特性数 据进 行分段 ， 采用最小二乘法求出每段数 据的逆模型 ； 然后
常用的非线性 校正方法 主要有硬件校正法和软件 校正法 。其 中 ， 件校 正法 中 的逆模 型 校 正法 由 软 于方法简单且概念清楚 而成 为近年来传感器校正 的研
试验 的结果 证 非线 性 校正
最 小二 乘法
拟合 函数
拟合 误差
热 敏 电阻
中图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２２
文献标 志码 ：Ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｏｓ ｌｅｔ ｅｐｒｂｅ ｉ ｏ ｌ ｅ ｒ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｓ ｒ ， ｔｅ ｍｅｈ ｄ ｂａｅ ｎ ｓ ｇ ｎａ ｎ ｅｓ ｄ ｌｉ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｒ ｃ ： ｏｖ ｈ ｏ ｌｍ ｎ ｎ ｎｉ ａ ｏ ｒｃｉ ｆｔｅ ｓｎ ｏｓ ｈ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｅ ｍｅ ｔｌｉｖ ｒｅ ｍｏ ｅ ｓｐ ｏ ｏｅ ｎ ｏ ｈｏ ｇ
柏 绍 李敌 托
（ 东科技 大 学电 气信 息 系 ， 山 山东 济 南 ２ ０ ３ ） ５ ０ １
摘
要 ：为解 决传 感器 非线性 校正 问题 ， 提出一 种基 于分段 逆模 型 的传 感器 非线性 校正 方法 。通 过对 传感 器 特性 数据 进 行变 换 和分
段 ， 给定 最大拟 合误 差和最 大拟 合阶次 的情 况下 ， 到传 感器逆 模 型 ； 在 得 逆模 型作 为补偿 环节 实现 对传 感 器 的非 线性 校 正。该 方法 采 用数 据步 长搜 索策 略和最 小二乘法 实 现对传感 器 特性数 据 的分段 ， 能确 定各数 据段 拟合 函数 的 阶次 和参数 。热 敏 电 阻非线 性校 正 并
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由各数据段逆模 型组 成传感器 逆模 型 ； 最后 由传 感器
逆模 型对传感器进行校正 。 假设传感器为单输入单输出系统 ， 其静特性表示为
究热点 。大量研 究 表 明， 基于 人 工神 经 网络 、 遗传 算
法、 支持 向量机等理论 的逆模 型校 正方法 能够取 得 良 好 的校正效果 。但这 些方法 大 多计算 复杂 ， 现 实 困难 ， 无法满足传感 器实 时在线校正 的要求 。对此 ， 本 文提出一种基于分 段逆模 型的非线性校正方法 。对热
一
种 基 于分 段逆 模 型 的传 感器 非 线 性 校 正 方 法
柏
猛， 等
一
种 基 于 分 段 逆模 型 的传 感 器 非 线 性 校 正 方 法
Ｎｏｎｉ ｅ ｒＣａ ｉｒ ｔ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｎ ｏ ｓ ｂ ｏｐ ｉｇ Ｓｅ ｍ ｅ ｔ ｌＩｖ ｒ ｅ Ｍ ｏ ｅ ｌ ａ ｌ ａ ｉ ｎ ｂ ｏ ｔ ｏ ｏｒＳｅ ｓ ｒ ｙ Ａｄ ｔｎ ｇ ｎａ ｎ ｅｓ ｄ
０ 引言
目前 ， 传感器被 广泛应 用于各种 测控 系统 。理想 的传感器输入输 出关 系应为线 性关 系 ， 但实 际上其大 多具 有一定 的非线 性。为改 善传感 器输 出特 性 ， 常 通 引入各种非 线性补 偿环节对 传感器 进行校 正 ， 以提 高
测 量 精 度 。
１ 分段逆 模型 校正原 理
ｔａ ｓｏ ｍ ｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｇ ｎ ｉ ｇ ｔ ａ ａ ｆ ｓ ｎ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｒ ｎ ｆ ｒ ｎ ｎ ｅ ｍｅ ｔｎ ｈｅ ｄ ｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓ，ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｅ ｈ ｘ ｍｕｍ ｔ ｎ ｒｏ ｎｄ ｍａ ｉ ｍ ｉ ｉ ｇ ｒ ｅ ｓ ａ ｅ ｇ ｖ ｎ， ｔ ｅ ｉ ｉ ｆ ｔ ｇ ｅ ｒ ｒ ａ ｘ ｍｕ ｆｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｒ ｉ ｅ ｔ ｈ
型作为一个补偿环节 ， 通过对传感器输 出量进行补偿 ， 实现传感器校正 。基于该 原理 ， 本文提 出 的分段 逆模 型校正方法 的基本思想 是 ： 首先 对传感 器特性数 据进 行分段 ， 采用最小二乘法求出每段数 据的逆模型 ； 然后
常用的非线性 校正方法 主要有硬件校正法和软件 校正法 。其 中 ， 件校 正法 中 的逆模 型 校 正法 由 软 于方法简单且概念清楚 而成 为近年来传感器校正 的研
试验 的结果 证 非线 性 校正
最 小二 乘法
拟合 函数
拟合 误差
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中图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２２
文献标 志码 ：Ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｏｓ ｌｅｔ ｅｐｒｂｅ ｉ ｏ ｌ ｅ ｒ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｓ ｒ ， ｔｅ ｍｅｈ ｄ ｂａｅ ｎ ｓ ｇ ｎａ ｎ ｅｓ ｄ ｌｉ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｒ ｃ ： ｏｖ ｈ ｏ ｌｍ ｎ ｎ ｎｉ ａ ｏ ｒｃｉ ｆｔｅ ｓｎ ｏｓ ｈ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｅ ｍｅ ｔｌｉｖ ｒｅ ｍｏ ｅ ｓｐ ｏ ｏｅ ｎ ｏ ｈｏ ｇ
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（ 东科技 大 学电 气信 息 系 ， 山 山东 济 南 ２ ０ ３ ） ５ ０ １
摘
要 ：为解 决传 感器 非线性 校正 问题 ， 提出一 种基 于分段 逆模 型 的传 感器 非线性 校正 方法 。通 过对 传感 器 特性 数据 进 行变 换 和分
段 ， 给定 最大拟 合误 差和最 大拟 合阶次 的情 况下 ， 到传 感器逆 模 型 ； 在 得 逆模 型作 为补偿 环节 实现 对传 感 器 的非 线性 校 正。该 方法 采 用数 据步 长搜 索策 略和最 小二乘法 实 现对传感 器 特性数 据 的分段 ， 能确 定各数 据段 拟合 函数 的 阶次 和参数 。热 敏 电 阻非线 性校 正 并
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法、 支持 向量机等理论 的逆模 型校 正方法 能够取 得 良 好 的校正效果 。但这 些方法 大 多计算 复杂 ， 现 实 困难 ， 无法满足传感 器实 时在线校正 的要求 。对此 ， 本 文提出一种基于分 段逆模 型的非线性校正方法 。对热
一
种 基 于分 段逆 模 型 的传 感器 非 线 性 校 正 方 法
柏
猛， 等
一
种 基 于 分 段 逆模 型 的传 感 器 非 线 性 校 正 方 法
Ｎｏｎｉ ｅ ｒＣａ ｉｒ ｔ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｎ ｏ ｓ ｂ ｏｐ ｉｇ Ｓｅ ｍ ｅ ｔ ｌＩｖ ｒ ｅ Ｍ ｏ ｅ ｌ ａ ｌ ａ ｉ ｎ ｂ ｏ ｔ ｏ ｏｒＳｅ ｓ ｒ ｙ Ａｄ ｔｎ ｇ ｎａ ｎ ｅｓ ｄ
０ 引言
目前 ， 传感器被 广泛应 用于各种 测控 系统 。理想 的传感器输入输 出关 系应为线 性关 系 ， 但实 际上其大 多具 有一定 的非线 性。为改 善传感 器输 出特 性 ， 常 通 引入各种非 线性补 偿环节对 传感器 进行校 正 ， 以提 高
测 量 精 度 。
１ 分段逆 模型 校正原 理
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