人們總是希望被測(cè)物理量與測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)之間呈線性關(guān)系,然而,位于系統(tǒng)前端的傳感器及其處理電路和接口電路的輸入/輸出特性都存在非性線特征,測(cè)量系統(tǒng)的線性度(非線性誤差)是影響系統(tǒng)精度的重要指標(biāo)之一。對(duì)于高精度稱重系統(tǒng)中,對(duì)稱重傳感器和信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行非線性補(bǔ)償(即非線形校正)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。高精度稱重系統(tǒng)的非線性補(bǔ)償按其實(shí)現(xiàn)方法可分為硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償兩種方法;硬件補(bǔ)償方法又分為稱重傳感器的非線性補(bǔ)償和信號(hào)采集、調(diào)理電路的非線性補(bǔ)償;
稱重傳感器的非線性是是由于彈性元件材料本身和結(jié)構(gòu)形式、熱處理工藝、應(yīng)變片性能及粘貼等原因造成,硬件補(bǔ)償法是采用適當(dāng)?shù)碾娮泳€路和元器件進(jìn)行的校準(zhǔn),例如采用串、并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)、改變被測(cè)量的零值輸出、反饋改變放大器的輸入、反饋改變電源電壓、變換輸出信號(hào)的形式、用折線近似放大電路和用非線性放大電路等方法實(shí)現(xiàn)[57];這些方法難以做到全量程補(bǔ)償,并且補(bǔ)償硬件的漂移會(huì)影響整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度,硬件補(bǔ)償體積大,電路復(fù)雜、成本高、調(diào)試?yán)щy、精度低,不利于小型化。
由于近年來微處理器和集成電路的發(fā)展,采用軟件補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)非線性校正相對(duì)于硬件補(bǔ)償在降低產(chǎn)品成本、簡(jiǎn)化調(diào)試、提高精度等方面表現(xiàn)出了更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。非線性自動(dòng)校正技術(shù)是通過嵌入式軟件來實(shí)現(xiàn)的,為了消除非目標(biāo)參量對(duì)系統(tǒng)輸出的影響,即消除系統(tǒng)的非線性誤差,提高測(cè)量系統(tǒng)精度,使得輸入輸出呈線性關(guān)系;軟件補(bǔ)償方法從系統(tǒng)的整體入手,不在乎組成該系統(tǒng)的部分有多么嚴(yán)重的非線性特性,也不需要針對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行非線性補(bǔ)償,只需要系統(tǒng)的輸入/輸出具有重復(fù)性。
使用軟件補(bǔ)償方法充分發(fā)揮微控制器的信息處理能力,提升系統(tǒng)的測(cè)量的準(zhǔn)確度和精度;實(shí)現(xiàn)以軟件代硬件,省去了復(fù)雜的硬件補(bǔ)償電路,簡(jiǎn)化了系統(tǒng),降低制造成本;可實(shí)現(xiàn)微控制器對(duì)多個(gè)測(cè)量通道、多個(gè)參數(shù)的線性化和補(bǔ)償;調(diào)試方便,可以在不改變電路硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,調(diào)整軟件的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式產(chǎn)生不同的線性校正效果,有較強(qiáng)的通用性。