【技术实现步骤摘要】
力传感器非线性补偿方法及系统
[0001]本专利技术涉及电数字数据处理
，尤其涉及力传感器非线性补偿方法及系统
。
技术介绍
[0002]传感器技术迄今已广泛应用到各种场景之中，在实际应用中，大量科学研究和生产过程获取的数据信息都通过传感器采集并转换为易传输和处理的电信号，力传感器的输出信号通常被设计成与被测物理量成线性关系，然而实际的测量中存在着外界环境干扰
、
传感器内部干扰等不确定因素，传感器的实际输出信号与被测物理量成非线性关系，因此需要一种力传感器非线性补偿方法，能够对测量信号的非线性误差进行调整，使输出信号只与被测量物理量相关，从而保证测量的真实性和准确性
。
现有的技术中，大多采用多组测试点，每个测试点测量多组数据，但实验样本大，补偿精度不高，通过对硬件补偿的方法可以提高补偿精度，但没有考虑温度与电路影响补偿的效果，力传感器内部电路在测量时有大量的噪声，由于噪声的复杂性，仅通过网络训练输入输出信号，在非线性补偿时往往效果不佳
。
[0003]如申请公...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
力传感器非线性补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：采集力传感器输入信号
、
力传感器内部电路参数
、
力传感器工作环境温度和力传感器输出信号；
S2
：根据力传感器输入信号
、
输出信号和内部电路参数，对力传感器内部电路测量输出信号的误差进行非线性补偿；
S3
：根据力传感器输入信号
、
力传感器工作环境温度和经过内部电路非线性补偿的输出信号，计算应力
‑
电场
‑
温度的耦合程度，对工作环境温度
、
应力和电场强度变化引起的力传感器测量的误差进行非线性补偿
。2.
根据权利要求1所述的力传感器非线性补偿方法，其特征在于，所述力传感器内部电路测量信号的误差包括内部电路电阻应变片的非线性误差和力传感器电路噪声引起的非线性误差
。3.
根据权利要求2所述的力传感器非线性补偿方法，其特征在于，所述力传感器电路噪声包括电子元器件产生的热噪声和测量输出的散粒噪声
。4.
根据权利要求3所述的力传感器非线性补偿方法，其特征在于，所述
S2
包括以下步骤：
S2.1
：获取力传感器输入信号
、
输出信号和力传感器内部电路变化量；
S2.2
：根据力传感器内部电路电阻应变片对测量精度的制约，通过曲线拟合模拟出力传感器实际输出的曲线所满足的多项式方程，根据多项式方程计算得到的实际电路输出值与理想输出曲线对应的理想输出值，计算电阻应变片测量误差所满足的非线性补偿系数，电阻应变片误差非线性补偿系数计算公式为：；其中，表示电阻应变片误差非线性补偿系数，
k
表示力传感器内部电路电阻数，
U
表示电路理想输出，
、、、
分别表示电阻应变片变形常系数，表示电路实际输出，电路理想输出计算公式为：；其中，表示第
i
个电阻应变片的灵敏度，表示力传感器中弹性原件的泊松比，
F
表示力传感器输入信号，表示电阻应变片的形变，
S
表示弹性元件的弹性模量；
S2.3
：对电阻应变片误差非线性补偿后的力传感器输出信号去噪，采用数字平均滤波，根据力传感器输入信号之间的平方误差，求极值后消除电子元器件带来的热噪声非线性误差，根据测量输出的散粒噪声的波段特性，采用光谱归一化处理，去噪过程的计算公式为：；其中，表示力传感器去噪后的实际输出信号，表示电子元器件的热噪声，表示测量输出的散粒噪声，力传感器热噪声计算公式为：；其中，表示波尔兹曼常数，
B
表示热噪声带宽，表示电子元器件温度；力传感器测量输出的散粒噪声计算公式为：
；其中，表示力传感器输出信号光谱分量，表示力传感器输出信号像元集合的分量平均值，表示力传感器输出信号像元集合的分量标准差
。5.
根据权利要求4所述的力传感器非线性补偿方法，其特征在于，所述
S3
包括以下步骤：
S3.1
：根据力传感器的输入信号力传感器
、
工作环境温度和经过内部电路非线性补偿的输出信号，计算力传感器弹性元件应力，对应力
‑
电场
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：汪星星，王建国，王梦茹，
申请(专利权)人：深圳市力准传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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