R R R(R,+R U,R、x8R2+R R R R,RM-RR R+ R ArtRa 将K3、Rfn及R2值代入即可求得Rf3。用同样的 分析方法可以得到RF4和Rf5,从而得到完整的非线性 校正电路。 图10.1.12引入正反馈的电路框图 EU热电偶在0~1300℃的范围内测温时,热电偶输出的电压Ui经校正电路处理后,得到的 电压Uo就和被测温度值之间有线性关系。 上述电路简单,但精度不高。因为所用二极管不是理想开关,正向特性曲线的非线性和正 向导通压降的温度漂移都会影响转换精度。 图10.1.13为精密折点单元电路,它是由理想二极管电路与基准电源E组成。 由图可知,当U与E之和为正时,运算放大器的输出为负,V2导通,Ⅵ1截止,电路输出为零 当Ui与E之和为负时,Ⅵ1导通,V2截止,电路组成一个反馈放大器,输出电压随U的变化而 改变,有 R E R (10-1-10) 在这种电路中,折点电压只取决于基准电源E,避免了二极管正向电压UD的影响,在这种精 密折点单元的电路组成的线性化电路中,各折点的电压将是非常稳定的。 10.123非线性特性软件线性化处理 对测量系统非线性环节的线性化处理,除了采用前述的硬件电路来实现外,在有微机的只 能化检测系统中可利用软件功能方便地实现非线性的线性变化。这种方法精度高,成本低 应用灵活
2 1 3 2 3 1 1 2 3 1 2 0 3 1 ( ) f n f f n f f f n f n f n i R R R R R R R R R R R R R R R R U U K − + = + − + + = 将K3、 Rfn及 R2值代入即可求得Rf3。用同样的 分析方法可以得到RF4和Rf5，从而得到完整的非线性 校正电路。 EU热电偶在0～1300℃的范围内测温时，热电偶输出的电压Ui经校正电路处理后，得到的 电压Uo就和被测温度值之间有线性关系。 上述电路简单，但精度不高。因为所用二极管不是理想开关，正向特性曲线的非线性和正 向导通压降的温度漂移都会影响转换精度。 图10.1.13为精密折点单元电路，它是由理想二极管电路与基准电源E组成。 由图可知，当Ui与E之和为正时，运算放大器的输出为负，V2导通，V1截止，电路输出为零。 当Ui与E之和为负时，V1导通，V2截止，电路组成一个反馈放大器，输出电压随Ui的变化而 改变，有 （10-1-10） 在这种电路中，折点电压只取决于基准电源E，避免了二极管正向电压UD的影响，在这种精 密折点单元的电路组成的线性化电路中，各折点的电压将是非常稳定的。 10.1.2.3 非线性特性软件线性化处理 对测量系统非线性环节的线性化处理，除了采用前述的硬件电路来实现外，在有微机的只 能化检测系统中可利用软件功能方便地实现非线性的线性变化。这种方法精度高，成本低， 应用灵活。 E R R U R R U f i f 2 0 = 1 + Rfn R1+Rfn Rfn R1+Rfn R2 R2+Rf3 + - N Ui U0 图10.1.12 引入正反馈的电路框图
E yo V 0 XA 图10.1.13精密折点单元电路 图10.1.14非线性校正曲线 图10.1.15局部非线性特性 设某传感器非线性校正曲线如图10.1.14所示。它是一个非线性函数关系。我们将输入量x 按一定要求分为N个区间,每个xk都对应一个输出yk。把这些(xkyk)编制成表格存贮起 来。实际的输入量xi一定会落在某个区间(xk-1,xk)内,即xk-l<xi<x软件法的含义是 用一段直线近似地代替这段区间里的实际曲线,然后通过近似插值公式计算出y这种方法 称为线性插值法。 由图101.15可以看出,通过M、M两点的直线斜率k为:k==y=y 而y的计算公式为: y=yk1+k(x1-xk=1)=y1+ Vkx,-xkD X-x (10-1-11) 软件线性插值法的线性化精度由折线的段数决定,所分段数越多,精度越高,但数表 所占内存越多。具体分段数,可视非线性特性曲线形状而顶,可以是等分的,也可以是不 等分的。当x确定后首先通过查表确定x所在区间,查出后顺序取出区间两端点x-1,x及 其对应的-1,从,然后利用式(10-1-11)计算出y。这样,得到的输出量y和传感器所检 测的被测量之间成线性关系
设某传感器非线性校正曲线如图10.1.14所示。它是一个非线性函数关系。我们将输入量x 按一定要求分为N个区间，每个xk都对应一个输出yk。把这些（xk,yk）编制成表格存贮起 来。实际的输入量xi一定会落在某个区间（xk-1，xk）内，即xk-1<xi< xk.软件法的含义是 用一段直线近似地代替这段区间里的实际曲线，然后通过近似插值公式计算出yi这种方法 称为线性插值法。 由图10.1.15可以看出，通过M1、M2两点的直线斜率k为： ； 而yi的计算公式为： （10-1-11） 软件线性插值法的线性化精度由折线的段数决定，所分段数越多，精度越高，但数表 所占内存越多。具体分段数，可视非线性特性曲线形状而顶，可以是等分的，也可以是不 等分的。当xi确定后首先通过查表确定xi所在区间，查出后顺序取出区间两端点xk -1，xk及 其对应的yk -1， yk ,然后利用式（10-1-11）计算出yi。这样，得到的输出量yi和传感器所检 测的被测量之间成线性关系。 1 1 − − − − = = k k k k x x y y x y k 1 1 1 1 1 1 ( )( ) ( ) − − − − − − − − − = + − = + k k k k i k i k i k k x x y y x x y y k x x y E R2 R1 Rf R3 RL N + - V1 V2 Ui U0 图10.1.13 精密折点单元电路 0 x y x1 … xk … xn yn yk y1 … … 图10.1.14 非线性校正曲线 0 x y xk-1 xi xk yi yk Yk-1 图10.1.15 局部非线性特性
10.2噪声源及噪声耦合方式 在检测装置中,测量的信息往往是以电压或电流形式传送的,由于检测装置内部和外 部因素的影响,使信号在传输过程的各个环节中,否可避免地要受到各种,噪声的 扰,而使信号产生不同程度的畸变,即为失真。可以说噪声是限制检测系统性能的决 定因素。 噪声一般可分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声有自然界噪声源(如电离层的电 磁现象产生的噪声)和人为噪声源(如电气设备、电台干扰等):内部噪声又名固有噪声 它是由检测装置的各种元件内部产生的,如热噪声、散粒噪声等。噪声与一般的电信 不同,一般的电信号可以用千个确定的时间函数来描述(如正弦信号、脉冲信号),而 噪声是不能用+个预先确定的时间函数来描述的。 表征一个系统干扰的主要指标是“信噪比”。信噪比S/N指的是在信号通道中,有用 信号成分与噪声信号成分之比。设有用信号功率为Ps,有用信号电压Us,噪声功率为 P,噪声电压为UN,则用分贝(dB)单位表示的信噪比为 SN=10gp-=20g(102-1) 由上式可知,信噪比越大,表示噪声的影咽越小
10.2 噪声源及噪声耦合方式 在检测装置中，测量的信息往往是以电压或电流形式传送的，由于检测装置内部和外 部因素的影响，使信号在传输过程的各个环节中，否可避免地要受到各种，噪声的干 扰，而使信号产生不同程度的畸变，即为失真。可以说噪声是限制检测系统性能的决 定因素。 噪声一般可分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声有自然界噪声源(如电离层的电 磁现象产生的噪声)和人为噪声源(如电气设备、电台干扰等)；内部噪声又名固有噪声， 它是由检测装置的各种元件内部产生的，如热噪声、散粒噪声等。噪声与一般的电信 号不同，一般的电信号可以用千个确定的时间函数来描述(如正弦信号、脉冲信号)，而 噪声是不能用+个预先确定的时间函数来描述的。 表征一个系统干扰的主要指标是“信噪比”。信噪比S／N指的是在信号通道中，有用 信号成分与噪声信号成分之比。设有用信号功率为Ps，有用信号电压Us，噪声功率为 PN，噪声电压为UN，则用分贝(dB)单位表示的信噪比为 (10-2-1) 由上式可知，信噪比越大，表示噪声的影咽越小。 N UN Us 20lg P Ps S/N = 10lg =