基于虛擬儀器的高精度壓力信號(hào)放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4 定量測(cè)試及結(jié)果分析
4．1 數(shù)據(jù)處理方法
二階插值(拋物線插值)：在一組數(shù)據(jù)中選取(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)這3點(diǎn)，相應(yīng)的插值方程

4．2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果
為取得壓力與電壓的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，方便后續(xù)絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差的分析，實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)測(cè)量方法，測(cè)量一系列的靜壓力值，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量分析，從而測(cè)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。

在滿量程范圍內(nèi)由小到大測(cè)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(duì)應(yīng)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(tǒng)輸出電壓關(guān)系曲線為
y=(-1．568×10-3)x2+3．927x (3)
4．3 誤差分析
絕對(duì)誤差反映測(cè)量值偏離真實(shí)值的大小，即測(cè)量值與真實(shí)值之差的絕對(duì)值。絕對(duì)誤差可定義為
ε=|X-L| (4)
式中，ε為絕對(duì)誤差；X為測(cè)量值；L為真實(shí)值。
相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與測(cè)量值或多次測(cè)量平均值的比值，并且通常將其結(jié)果表示成百分?jǐn)?shù)的形式，所以也叫百分誤差。
絕對(duì)誤差可以表示一個(gè)測(cè)量結(jié)果的可靠程度，而相對(duì)誤差則可以比較不同測(cè)量結(jié)果的可靠性。當(dāng)用同一種工具測(cè)量時(shí)，被測(cè)量的數(shù)值越大，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差就越小。

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

5 結(jié)束語(yǔ)
由相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差圖知，在0～4．9 N范圍內(nèi)電路的測(cè)量結(jié)果誤差較大，但仍滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)對(duì)傳感器及實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路的分析，認(rèn)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(yīng)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(hào)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(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差在測(cè)量值較小時(shí)誤差較大。綜上所述，該壓力信號(hào)放大系統(tǒng)滿足：滿量程絕對(duì)誤差9．8×10-3N，相對(duì)誤差的設(shè)計(jì)要求。