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

摘要：介紹了一體化虛擬溫度傳感器補償儀，運用多傳感器數據融合技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，與虛擬儀器技術(shù)相結合創(chuàng )建了虛擬壓阻式傳感器的溫度補償系統。實(shí)驗結果表明，該方法有效地抑制干擾因素，獲得高穩定性測量結果。
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體的壓阻效應所制成的傳感器，其靈敏度將隨溫度的變化而變化，導致輸入輸出特性存在非線(xiàn)性。表現為被測的目標參量為零或保持恒定值時(shí)，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，這將給測量目標參量帶來(lái)誤差。傳統的溫度補償方法有：恒流源供電法、電壓正反饋補償法、熱敏電阻補償法，但以上三種方法只能是靈敏度溫度系數接近于零，很難在較寬的溫度范圍內得到完全補償。因此，本文將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和虛擬儀器相結合，設計了壓阻式壓力傳感器的溫度補償系統，消除了溫度影響同時(shí)也進(jìn)行了零點(diǎn)及非線(xiàn)性補償。

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

1．1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習算法
對壓阻式壓力傳感器進(jìn)行溫度補償，可以在一定的工作溫度范圍內選定。表1列出了在20℃～65℃間6個(gè)溫度狀態(tài)的靜態(tài)標定數據，同時(shí)在選用的壓阻式壓力傳感器量程范圍內選了5個(gè)標定值，因此獲得了30個(gè)標定數據。其中，20個(gè)數據對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行訓練，10個(gè)數據作為網(wǎng)絡(luò )校驗樣本數據。
從表1的標定值可以看出，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。