基于SOC的高精度傾角測量系統的設計
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2．3 曲線(xiàn)擬合
由于SCA100T系列傳感器輸出與傾斜角度存在非線(xiàn)性關(guān)系(非線(xiàn)性誤差在測量范圍內為0.11°)，這樣不利于分析處理測量結果。因此必須采取相應的線(xiàn)性化措施，以補償傳感器引入的非線(xiàn)性。傳統方法中多數采用硬件方法，實(shí)現方法比較復雜，且穩定性和可靠性難以控制。
由于SCA100T系列傳感器的非線(xiàn)性特性是已知的，則可以利用相應的校正函數進(jìn)行補償。由于微處理器具有很強的函數運算與數據處理能力，用編程的方法可以很容易實(shí)現所需的校正函數。本設計采用SOC通過(guò)軟件編程的方法修正非線(xiàn)性。
在設計時(shí)，將SCA100T-D01傳感器的測量范圍進(jìn)行進(jìn)一步細分，如將傾角為3°的這段曲線(xiàn)劃分為2．5°～3．5°，并將擬合曲線(xiàn)修改為下式：
式中，XIN為模數轉換器輸出值經(jīng)內部SINC3濾波器濾波后得到的采樣值，TER為SCA100T傳感器的實(shí)時(shí)溫度補償值，PI為圓周率。
上式既修正了傳感器輸出的非線(xiàn)性，又修正了溫度對傳感器的影響。
3 實(shí)測數據
該傾角測量系統在MC019-JJ2數字式2光學(xué)分度頭標準儀器上進(jìn)行了分度和性能測試。MC019-JJ2數字式2光學(xué)分度頭是一種對裝夾在其主軸上的工件進(jìn)行角度分度或進(jìn)行角度檢驗的精密光學(xué)計量?jì)x器，其顯示當量為1。測試數據如表2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162331.htm
從表2的測試數據可知，每個(gè)測試點(diǎn)的偏差有正有負，其主要原因在于這些測試點(diǎn)的曲線(xiàn)擬合是獨立的，互不影響。另外，在30°時(shí)絕對誤差最大，最大的絕對誤差為0．0044°，在1°時(shí)相對誤差最大，為0．001 8／1≈0．018％。
4 結束語(yǔ)
本文采用MEMS傾角傳感器SCA100T的模擬接口為輸出，采用其數字接口實(shí)現溫度補償，同時(shí)采用基準源和運放驅動(dòng)作為傳感器的電源，提高了傳感器輸出的精度和穩定性；信號處理時(shí)，采用低漂移運放處理電路和差分模數轉換電路，有效提高了信號的信噪比和共模抑制比；采用正弦曲線(xiàn)擬合，有效改善了信號輸出的線(xiàn)性度。經(jīng)過(guò)以上多方面信號處理和優(yōu)化，在測量范圍內系統最大絕對誤差為0．004 4°。并且系統集成度較高，體積小，成本低，可以滿(mǎn)足地質(zhì)石油勘探、設備安裝、道路橋梁建設等工程應用以及機器人控制、坦克和艦船火炮平臺控制、飛機姿態(tài)控制等系統的自動(dòng)水平調節應用。
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