用电容式加速度传感器进行角度测量的非线性标定技术-《上海海事大学学报》(2008年3期).docx

龙源版权所有 用电容式加速度传感器进行角度测量的非线性标定技术作者：陈晴岚　胡　雄来源：《上海海事大学学报》2008年第03期 摘 要：针对采用基于电容传感原理的加速度传感器来实现角度测量时出现的非线性问题，提出数据预处理与广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network, GRNN）相结合的非线性标定技术.结合实验，详细分析该技术的标定过程，并对该技术与单一使用GRNN进行标定的标定结果进行对比.实验结果表明，该技术标定速度快、精度高、鲁棒性强、实时性好，能有效拓展电容式加速度传感器用于角度测量的线性范围，有较高的工程实用价值. 关键词：电容式加速度传感器；非线性标定；广义回归神经网络；角度测量 中图分类号：TP183；TP212.9 文献标志码：A Non-linear calibration technology of capacitive accelerometer for angle measurement CHEN Qinglan, HU Xiong (Logistics Engineering College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China) Abstract： When capacitive accelerometer is used in angle measurement, the measurement results are inaccurate because of its non-linear characteristics. In order to solve this problem, a non-linear calibration technology, which integrates the data pre-process and Generalized Regression Neural Network (GRNN), is put forward. The calibration process of this technology is analyzed in detail through experiments.The calibration results and the other one, which only uses GRNN to calibrate, are also compared in the experiments. The experiments show that this technology has the features of fast calibrating speed, high precision, strong robustness and good real-time performance, which greatly expands the linear range of the capacitive accelerometer for angle measurement and has great value in engineering measurement. Key words： capacitive accelerometer; non-linear calibration; generalized regression neural network; angle measurement 0 引 言 在對诸如船舶、岸边集装箱起重机等大型结构进行状态监测时，考虑到经济因素以及测试现场电源、长距离布线和结构运行状态等客观因素的影响，布置传感器应遵循“少而精”的原则，即在保证系统测量精度的前提下，通过尽可能少的传感器获取最可靠、全面的状态信息.［1-3］遵循上述原则，在工程实际中，考虑利用基于电容传感原理的加速度传感器同时获取相应测点处的振动信息和其与水平面的角度信息.然而，电容式加速度传感器是按照加速度输出进行标定的，因而，其输出与加速度成线性关系，但与传感角度成非线性关系.这种非线性现象已在实验中得到验证，因此，为保证在0°~90°内的测量精度，有必要对其进行非线性标定. 非线性标定的常用方法有表格法和公式法.［4］前者是1种分段线性化方法，要求有较大的数据存储量，且查表时间长，实时性不好；后者则基于如图1所示的非线性标定原理［5］进行标定，先根据实验数据求得传感器输入与输出间的关系解析式，再求解该解析式的反函数，最终达到非线性标定的目的.该方法具有较高的精度，应用更为···试读结束