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《中北大学》 2012年
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传感器动态补偿滤波器及其硬件实现方式研究

吴健  
【摘要】:传感器是测控系统的首要环节,其测量精度对整个系统的性能亦有着决定性的影响。因此,对传感器静、动态特性进行校准和补偿的研究已成为国内外学术研究的重要课题。本文以消减传感器动态误差提高测量精度为目的,重点讨论了基于改进粒子群优化算法的传感器动态补偿滤波器设计方法。为了实现对传感器动态误差的实时在线修正本文还对传感器动态补偿滤波器的硬件实现方式展开了研究。 在简要介绍了传感器动态特性与动态误差的基本概念后,引出了由于传感器动态特性不够理想从而造成测量结果失真的问题,并对该问题进行了详细的阐述和分析。为了运用动态补偿滤波器解决这一问题,本文重点介绍了基于改进粒子群优化算法的动态补偿滤波器设计方法,该方法属于系统逆建模范畴,整个过程无需知道传感器动态模型,避免了传感器动态建模误差对动态补偿的影响。然后通过仿真和实验对所获动态补偿滤波器的可行性、对训练样本的依赖性以及对噪声的敏感性进行了验证和分析。 考虑到在许多的测控系统中,传感器输出结果直接关系到后端的决策,因此本文对传感器动态误差的实时在线修正展开了研究。首先研究了运用数字信号处理器来实现对传感器动态误差的实时修正,在研制基于TMS320F2812 DSP的数据采集系统的基础上采用线性缓冲区技术、IQmath技术完成了传感器动态补偿滤波器的DSP实现,然后通过实验对系统的数据采集能力和实时修正能力进行了验证。由于算法在DSP芯片内是顺序执行地所以在很多实时性和采样率要求较高的场合DSP无法胜任实时处理,因此本文还对基于FPGA的传感器动态误差实时修正展开了研究。在搭建了基于XC3S500E-PQ208 FPGA的数据采集系统的基础上,引入了分布式算法,完成了传感器动态补偿滤波器的并行结构设计,最后通过研制的传感器模拟器对整个系统的可行性和实时性进行了验证和分析。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP212

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张海龙;刘一江;马铁华;谢锐;刘双红;;基于DSP和IIR的传感器动态特性改善单元[J];传感技术学报;2013年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 姚娟;基于无线网络的分布式测试系统软件平台设计[D];中北大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴健;张志杰;王文廉;;传感器动态误差高速并行修正方法及其FPGA实现[J];传感技术学报;2012年01期
2 毛建东,李娟;基于参数辨识的一种动态补偿数字滤波器[J];传感器技术;2004年10期
3 吴健;张志杰;;Correction of sensor's dynamic error caused by system limitations[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2012年01期
4 王大堃;传感器动态特性研究[J];贵州大学学报(自然科学版);2000年01期
5 刘正士;王勇;陈恩伟;干方建;葛运建;;传感器建模误差对其动态性能补偿效果影响的定量分析[J];计量学报;2006年03期
6 雷敏,王志中,马勤弟,毕海;薄膜热电偶的动态特性及动态补偿研究[J];计量学报;1999年03期
7 朱中华;丁建宁;;传感器动态性能的研究进展[J];机械与电子;2008年06期
8 吴健;赵德光;张志杰;;基于神经网络的传感器动态补偿算法及DSP实现[J];计算机测量与控制;2011年05期
9 贾林,袁景淇;传感器动态非线性补偿方法及DSP实现[J];数据采集与处理;2005年01期
10 吴健;;具有误差修正和智能接口的DSP测试系统研究[J];科技创新与生产力;2011年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 彭建伟;基于XC3S500E芯片学生实验板的实验教学系统的设计[D];成都理工大学;2011年
2 张兆东;传感器动态特性虚拟实验研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 赵阳;传感器的非线性校正及动态补偿研究[D];上海交通大学;2007年
4 罗海;基于FPGA的高速IIR数字滤波器设计与实现[D];电子科技大学;2007年
5 孟宪文;瞬态表面温度传感器动态测量误差补偿技术研究[D];中北大学;2007年
6 刘昕祺;基于TMS320F2812的数据采集和滤波的研究与实现[D];南京理工大学;2007年
7 王正德;基于DSP的混合型有源电力滤波器的应用研究[D];山东大学;2009年
8 朱照;传感器动态特性模拟及动态补偿滤波器的DSP实现[D];中北大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕超;江波;;往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究[J];工程塑料应用;2007年12期
2 王明吉;张勇;李玉爽;曹文;;单主机高精度周界入侵探测报警系统[J];安防科技;2007年02期
3 延明;;基于FPGA的视频监控系统的防抖动研究[J];安防科技;2007年09期
4 杨凡;李祥;涂军;;基于DSP的远程视频监控系统的研究和实现[J];安防科技;2008年01期
5 何玉东;刘涛;;基于FPGA的离散傅立叶变换[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年02期
6 王贵竹,李婕;有公共连接点的耦合电感的去耦等效[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
7 石玉军;马永杰;侯文静;;共射极电路在S域中的处理与仿真[J];安徽职业技术学院学报;2009年03期
8 许秀英;;网络冲激变量的映射法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年06期
9 朱建飞;差动放大器的信号流图分析法[J];安康师专学报;2003年02期
10 丁蕾;;关于系统稳定性判别方法的讨论[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张文广;史贤俊;廖剑;李新;;RBF神经网络在惯导系统传递对准中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2 李勇刚;李浩;阳春华;王莎;;基于NIWVP-PSO的沉铁过程铁离子浓度软测量[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 陈光明;姚力;张家才;;图像非均匀像素技术[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
4 葛荣尚;胡家为;徐剑;;电网谐波对数字式继电保护的影响[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
5 严朝军;向柳;;GMSK调制器的一种有效实现[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
6 李宝忠;程引会;李进玺;吴伟;马良;周辉;;脉冲电流注入方法进行干扰传输函数测试[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2008年
7 严晓兰;;基于Simulink的信号与系统仿真实验研究[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
8 李宝忠;程引会;李进玺;吴伟;马良;周辉;;脉冲电流注入方法进行干扰传输函数测试[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(2)[C];2008年
9 胡涛;;信号与系统中MATLAB的应用方法研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
10 李锋;武强;;具有零频响应的加速度计两种校准方法对比[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张文旭;被动雷达导引头数字信道化接收机研究及实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
5 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
6 徐冲;分岔隧道设计施工优化与稳定性评价[D];北京交通大学;2011年
7 谢丽萍;基于拟态物理学的全局优化算法设计及性能分析[D];兰州理工大学;2010年
8 许剑;高效对旋风机的流场特性研究与设计优化[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
9 周新刚;基于模糊函数切割法的典型无线电引信抗干扰性能测度[D];南京理工大学;2010年
10 安宝林;高频射弹撞击系统设计与试验研究[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕琛;基于FPGA的数字音频编解码系统的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 张博;高动态卫星定位接收机扩频信号同步技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
3 王磊;继电保护测试仪检定装置的研究与实现[D];南昌航空大学;2010年
4 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
5 赵永辉;多通道参量阵信号源及功放电路设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 姜婵娟;遥控式水下机器人PID运动控制算法优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 湛雷;图像声纳数字系统软件开发与硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘振飞;图像预处理算法的硬件实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 舒宇;GPS软件接收机基带处理算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 邓阳;高精度数字式电能表的研制[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金文燕;赵辉;陶卫;;激光三角测距传感器建模及参数优化研究[J];传感技术学报;2006年04期
2 吴健;张志杰;王文廉;;传感器动态误差高速并行修正方法及其FPGA实现[J];传感技术学报;2012年01期
3 唐统一,赵伟;电测与仪表技术的回顾与展望[J];电测与仪表;2000年01期
4 李本亮;王厚军;师奕兵;李力;闫斌;;基于PTP的无线分布式测试系统时钟同步研究[J];电子科技大学学报;2010年04期
5 李本亮;王厚军;李力;;基于WLAN的分布式测试系统实时性研究[J];电子测量与仪器学报;2008年06期
6 曾剑;周剑扬;刘舜奎;;基于LabVIEW的SFP光模块测试平台的设计与实现[J];电子技术应用;2011年04期
7 姚娟;张志杰;李丽芳;;基于LabVIEW和TCP的数据采集系统设计与实现[J];电子技术应用;2012年07期
8 陈鹏;于宁;易可夫;冯仁剑;;一种无线传感器网络分布式测试系统[J];传感技术学报;2012年11期
9 谢海霞;孙志雄;;IIR滤波器的DSP实现[J];电子器件;2013年02期
10 孙宁;陆安江;张正平;;星形无线网络专用MAC协议SNS-MAC[J];信息技术;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 沈艳;分布式测试系统协作理论及其通信平台实时性研究[D];电子科技大学;2004年
2 易勇;分布式测控系统建模及其系统实时性研究[D];电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 曾强;WIFI无线传感器网络的设计与实现[D];中北大学;2012年
2 唐斌;基于以太网的自动测试系统的组建[D];电子科技大学;2003年
3 王平;分布式网络化测试系统及实现[D];电子科技大学;2004年
4 赵阳;传感器的非线性校正及动态补偿研究[D];上海交通大学;2007年
5 王艳丽;基于对等网络的分布式存储技术研究与实现[D];电子科技大学;2008年
6 何腾蛟;分布式系统测试模型与框架的研究与应用[D];电子科技大学;2009年
7 张立学;基于WiFi的车载信息服务器研究与设计[D];国防科学技术大学;2008年
8 周剑勇;分布式仿真系统设计及应用研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 朱照;传感器动态特性模拟及动态补偿滤波器的DSP实现[D];中北大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨志龙;系统辨识理论与BP算法数学原理[J];兵工自动化;1998年04期
2 蓝金辉,周汉昌,潘德恒;激光在瞬态表面温度传感器的动态校准系统中的应用研究[J];兵工学报;1998年01期
3 梁列国,周汉昌,赵冬娥,潘德恒;瞬态表面温度传感器的校准技术研究[J];兵工学报;2001年02期
4 王淑芳,张国英,马景兰,高艳铃,张福斌,李致荣;基于DSP的数据采集系统开发与实现[J];北京石油化工学院学报;2005年01期
5 赵树忠;虚拟仪器与虚拟仪器开发平台LabVIEW[J];承德石油高等专科学校学报;2000年02期
6 侯立群,仝卫国,何同祥;基于RBF神经网络的传感器静态误差综合校正方法[J];传感技术学报;2004年04期
7 吴新杰;张丹;李媛;陶崇娥;;基于粒子群优化算法处理圆度误差[J];传感技术学报;2007年04期
8 樊晓宇;王玉宝;卢国伟;张林林;;基于遗传模拟退火算法的压力传感器温度补偿系统[J];传感技术学报;2008年09期
9 钟燕清;赵丽;王建明;;一种无线传感器网络接收机前端滤波器设计与实现[J];传感技术学报;2009年07期
10 王飞;吕福在;项贻强;唐志峰;竺冉;;非线性自适应滤波在磁致伸缩导波传感器信号处理中的应用[J];传感技术学报;2010年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郝晓剑;瞬态表面高温测量与动态校准技术研究[D];中北大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严政;建模软件包及通用动态补偿滤波器的研制[D];南京理工大学;2002年
2 张文娜;压力传感器的辨识建模及动态补偿技术研究[D];国防科学技术大学;2002年
3 范瑞祥;混合型有源滤波装置设计与应用研究[D];湖南大学;2005年
4 包晗;FPGA器件的应用研究[D];大连海事大学;2006年
5 魏刚;基于FPGA的可重构系统设计[D];北京化工大学;2006年
6 王成;基于DSP的加速度计温度补偿系统设计与研究[D];西安电子科技大学;2007年
7 赵阳;传感器的非线性校正及动态补偿研究[D];上海交通大学;2007年
8 李月;FPGA实验教学系统的开发研究[D];大连理工大学;2007年
9 江颖;并联混合型有源电力滤波器的设计[D];南昌大学;2007年
10 邓东元;XILINX VIRTEX-4验证系统设计及实现[D];电子科技大学;2008年
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