基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的虛擬傳感器溫度補(bǔ)償系統(tǒng)

摘要：介紹了一體化虛擬溫度傳感器補(bǔ)償儀，運(yùn)用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合創(chuàng)建了虛擬壓阻式傳感器的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法有效地抑制干擾因素，獲得高穩(wěn)定性測量結(jié)果。
關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；虛擬儀器；傳感器

0 引言
固態(tài)壓阻式傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)所制成的傳感器，其靈敏度將隨溫度的變化而變化，導(dǎo)致輸入輸出特性存在非線性。表現(xiàn)為被測的目標(biāo)參量為零或保持恒定值時，改變工作環(huán)境溫度，則傳感器的零點(diǎn)或輸出電壓值均發(fā)生變化，這將給測量目標(biāo)參量帶來誤差。傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償方法有：恒流源供電法、電壓正反饋補(bǔ)償法、熱敏電阻補(bǔ)償法，但以上三種方法只能是靈敏度溫度系數(shù)接近于零，很難在較寬的溫度范圍內(nèi)得到完全補(bǔ)償。因此，本文將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬儀器相結(jié)合，設(shè)計了壓阻式壓力傳感器的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，消除了溫度影響同時也進(jìn)行了零點(diǎn)及非線性補(bǔ)償。

1 補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理
補(bǔ)償系統(tǒng)由傳感器和溫度補(bǔ)償器兩部分組成。傳感器部分包括主傳感器與溫度監(jiān)測傳感器：主傳感器為固態(tài)壓阻式傳感器，它與數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)組成測試系統(tǒng)；對主傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償要引入溫度監(jiān)測傳感器，它起到監(jiān)測工作環(huán)境溫度的作用；溫度補(bǔ)償器是一個軟件模塊，補(bǔ)償系統(tǒng)要對上述2個傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，因此溫度補(bǔ)償軟件模塊也是一個多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。

1．1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法
對壓阻式壓力傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，可以在一定的工作溫度范圍內(nèi)選定。表1列出了在20℃～65℃間6個溫度狀態(tài)的靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)，同時在選用的壓阻式壓力傳感器量程范圍內(nèi)選了5個標(biāo)定值，因此獲得了30個標(biāo)定數(shù)據(jù)。其中，20個數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，10個數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)校驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)。
從表1的標(biāo)定值可以看出，在輸入壓力值不變的情況下，工作環(huán)境溫度改變，壓力傳感器的輸出電壓值也隨之改變。