基于虛擬儀器的高精度壓力信號放大系統設計

4 定量測試及結果分析
4．1 數據處理方法
二階插值(拋物線(xiàn)插值)：在一組數據中選取(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)這3點(diǎn)，相應的插值方程

4．2 數據處理結果
為取得壓力與電壓的精確對應關(guān)系，方便后續絕對誤差和相對誤差的分析，實(shí)驗采用靜態(tài)測量方法，測量一系列的靜壓力值，并對實(shí)驗結果進(jìn)行定量分析，從而測定電路精度，而沒(méi)有采用常用的波形時(shí)域和頻域分析的方式。

在滿(mǎn)量程范圍內由小到大測量20個(gè)靜壓力值，并使壓力增量△相同。令△=0．98 N，采用二階插值法分析電壓與壓力對應的關(guān)系。由表1中選取具有代表性的3點(diǎn)：(x0，y0)=(0，0)；(x1，y1)=(2．498 V，9．8 N)；(x2，y2)：(5．001 V，19．6 N)。帶入二階插值
公式得傳感器所受壓力與系統輸出電壓關(guān)系曲線(xiàn)為
y=(-1．568×10-3)x2+3．927x (3)
4．3 誤差分析
絕對誤差反映測量值偏離真實(shí)值的大小，即測量值與真實(shí)值之差的絕對值。絕對誤差可定義為
ε=|X-L| (4)
式中，ε為絕對誤差；X為測量值；L為真實(shí)值。
相對誤差是絕對誤差與測量值或多次測量平均值的比值，并且通常將其結果表示成百分數的形式，所以也叫百分誤差。
絕對誤差可以表示一個(gè)測量結果的可靠程度，而相對誤差則可以比較不同測量結果的可靠性。當用同一種工具測量時(shí)，被測量的數值越大，測量結果的相對誤差就越小。

應變式壓力傳感器試驗系統的絕對誤差和相對誤差如圖5和圖6所示。兩圖中分別給出了出另外兩種數據處理方法：線(xiàn)性插值法和平均選點(diǎn)法的絕對誤差和相對誤差曲線(xiàn)。從圖5和圖6中可以看出，二階插值法計算精度高于其他兩種方法，也證明該數據處理方法的選擇是正確的。

5 結束語(yǔ)
由相對誤差和絕對誤差圖知，在0～4．9 N范圍內電路的測量結果誤差較大，但仍滿(mǎn)足系統設計要求。經(jīng)過(guò)對傳感器及實(shí)驗測量電路的分析，認為誤差較大的原因來(lái)自于傳感器的懸臂梁材料剛性以及固定應變片的粘性材料的柔性影響。由于電橋輸出的微弱電壓信號精確度受到影響，在經(jīng)過(guò)放大電路后，誤差也被放大，從而導致實(shí)驗結果誤差在測量值較小時(shí)誤差較大。綜上所述，該壓力信號放大系統滿(mǎn)足：滿(mǎn)量程絕對誤差9．8×10-3N，相對誤差的設計要求。