实际上,热电偶在整个测量范围的非线性关系可用分度表表示,但是,在实际进行非线性校正时,构建补偿环节需要的是温度对热电动势的分度函数关系t(E),即需要根据热电动势来反求相应的温度值。可用一个幂级数多项式来拟合温度对热电动势的非线性关系,并作为传感器非线性补偿器的数学模型,这样,不但便于计算,同时,也具有通用性。很明显,多项式的次数越高,拟合的精度也就越高,非线性校正的效果也越理想;当然,进行线性化校正时的计算量也随之上升,因此,在实际应用时应权衡考虑。
不妨设补偿器分度函数具有如下形式
从上述分析来看,对传感器非线性进行校正的关键在于:构建如式(2)或式(3)所示的补偿器模型,对其进行辨识,并求取参数ω与6。因此,可采用系统辨识方法构造温度传感器非线性补偿环节(逆模型),具体步骤如下:
2、 LS-SVM系统辨识原理
3 、实际传感器校正实验
铂铑30-铂铑6热电偶(B型)在0~1 820℃范围内的输入-输出特性如图3所示,在低温段有较严重的非线性,直接影响测量精度,有必要增加非线性补偿环节进行校正使其线性化。
将该数学模型串联在铂铑30-铂铑6热电偶(B型)的输出端,可构成具有非线性自校正功能的传感器系统,通过该校正模型之后,使热电偶系统的线性度由校正之前的0.2123降为0.0353,系统的输入-输出特性如图4所示。