基于ADμC845的LVDT位移传感器非线性补偿.pdf

第26卷第4期
传感技术学报
2013年4月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Apr.2013
Nonlinear Compensation of LVDT Displacement Sensor Based on ADUD&45
BA Shoujun, YANG Yuanyuan, WANG Ming, O1U Yueyou
(Anhui Prouincial Key Laboratory of Electric and control, A h Polytechnic University, Wuhu Anhui 241000, China)
Abstract Because the linear variable differential transformer(LVDT)displacement sensor measurement circuit has
nonlinear relationship between output voltage value and displacement, it is difficult to design and product high
precision sensor with 0. 05% linearity In order to improve the design precision of the LVDT displacement sensor
nonlinear correction is performed using single-chip microcomputer software algorithm, after analyzing the main cause
of the nonlinear error based on the traditional correction method. The characteristic curve of nonlinear
correction link is obtained by fitting the sensor calibration data. And the polynomial coefficients are found by least
square method with MATLAB software Simulation and experiment results show that the nonlinear correction effect is
very good, displacement measurement linearity can meet the design requirements, and this method has a good
application prospect
Key words: LVDT; nonlinear compensation; curve fitting; least square method; ADUC845
EEACC:7230;7320C
doi:10.3969/jiSS.1004-1699.2013.04.020
基于ADpC845的LVDT位移传感器非线性补偿
柏受军,杨元园,王鸣,邱月友
(安徽工程大学安微省电气传动与控制重点实验室,安徽芫湖241000)
摘要:针对LVDT位移传感器测量电路输出电压值和位移量之间存在非线性特征,设计和制作线性度为0.05%高精度传
感器比较困难的现状,在分析产生非线性误差主要原因和传统校正方法的基础上,利用单片机软件算法进行非线性校正以提
高传感器设计精度。以传感器标定数据为样本,用曲线拟合法求出非线性校正环节的特性曲线,并给出在 MATLAB环境下拟
合多项式系数的最小二乘求解方法,编程实现位移量和电压输出。仿真分析和实验结果表明,其测量位移的线性度达到了设
计要求,非线性校正效果明显,具有良好的应用价值。
关键词:差动变压器;非线性补偿;曲线拟合;最小二乘法;ADu(C845
中图分类号:TP212
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2013)04-0541-04
电感式位移传感器具有精度高、线性范围宽,对使大为増加。随着智能化仪表技术的发展,现在更多的
用环境要求不高等一系列特点,在测量精密位移中得情况是采用软件算法来实现非线性校正0。本文在
到了广泛的应用,特别是差动变压器(LVDT)位移传感原调理电路中内嵌ADp845单片机,采用反非线性特
器,在一些大范围、高精度测量方面比其他类型的位移性曲线拟合方法实现LVDT位移传感器的非线性校
传感器更具有优势。在众多的传感器性能指标中,正,通过 MATLAB软件运用最小二乘原理计算拟合多
线性度(非线性误差)是影响系统精度的重要指标之项式的系数,校正过后的传感器输出的位移或电压可
因为常用传感器的输出都是非线性的,为了提高传以按线性特性处理,提高了传感器的测量精度,降低了
感器的线性度,都有非线性校正环节。LVDT传感器非高精度传感器设计和制作难度,拓展了LWDT位移传
线性校正的传统方法是改进传感器探头的设计或对其感器的应用范围。
感器设计著精心设计传感器结构调理电路和精心选1曲线拟合法非线性校正原理
择高质量的元器件等方法提高传感器性能的传统技术1.1非线性校正原理
已达到其技术极限,设计和制作高精度传感器的难度
为了实现传感器输人一输出特性是完全线性
项目来源:安徽高校省级自然科学研究基金项目(K011BO11,KJ2013A42
收稿日期:2012-12-23修改日期:2013-03-13