磁电式传感器计算机辅助设计

文章摘要： 描述传感器的方法除了参数模型的传递矩阵外，还可利用非参数模型的幅频特性分析。因此可利用幅频特性和相频特性来描述磁电式传感器的工作机理。根据（2）、（3）式数学模型编制了幅频特性及相频特性输出曲线如图4、5。利用3.2节中传递过来的m、k、c等参数及ξ值就可得到具体的幅频特性及相频特性输出曲线。4 磁电式传感器的误差分析及误差补偿4.1 磁电式传感器的误差分析 磁电式传感器的误差主要有温度误差、永久磁铁的不稳定性误差、磁电式传感器的非线性误差。下面就温度误差产生的原因及补偿方法进行阐述。4．1．1温度误差在磁电式传感器中，温度引起的误差是一个重要问题，必须加以计算。当测量电路输入电阻为Ri时，

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描述传感器的方法除了参数模型的传递矩阵外，还可利用非参数模型的幅频特性分析。因此可利用幅频特性和相频特性来描述磁电式传感器的工作机理。根据（2）、（3）式数学模型编制了幅频特性及相频特性输出曲线如图4、5。利用3.2节中传递过来的m、k、c等参数及ξ值就可得到具体的幅频特性及相频特性输出曲线。

4 磁电式传感器的误差分析及误差补偿

4.1 磁电式传感器的误差分析

磁电式传感器的误差主要有温度误差、永久磁铁的不稳定性误差、磁电式传感器的非线性误差。下面就温度误差产生的原因及补偿方法进行阐述。

4．1．1　温度误差

在磁电式传感器中，温度引起的误差是一个重要问题，必须加以计算。当测量电路输入电阻为Ri时，磁电式传感器的输出电流i⁰为：

当温度变化时，上式中右侧的三项都不等于零。根据此数学模型，用VB编程对各项参数修改，维持传感器灵敏度为常数。

4．2　磁电式传感器的误差补偿

磁电式传感器在测量过程中由于受外界温度、压力、电磁场的影响及自身结构的限制，在实际操作中产生了各种误差，因此有必要设计新的传感器来代替旧的，或者就传感器本身改变其结构或参数，实验证明后一种方法比较可行，而且经济易实现。下面就二阶传感器的补偿方法及补偿效果加以阐述。

4．2．1　二阶模型的补偿环节
　　
设传感器的二阶模型为：H（s）＝（b1s＋b2）／（s2＋a1s＋a2）

有两种方法构造补偿环节：第一种是将传感器的零极点全部消去，换上合适的极点，此时，补偿环节为：


4．2．2　补偿步骤及仿真结果

采用零极点相消方法进行动态补偿的步骤为：

（1）系统辨识法建模；
（2）通过仿真，求出阶跃响应，判断动态性能是否符合要求；
（3）不符合要求则求传感器模型的零极点；
（4）确定动态补偿数字滤波器参数；
（5）与传感器相连，得出新的等效系统；
（6）等效系统与传感器阶跃响应的比较，判断补偿效果；
（7）若不满足动态性能要求，重新确定补偿器参数；若满足要求，输出参数，绘出曲线，如图6所示。

仿真结果表明，这两种方法的效果相当。但是，第一种方法得出的补偿环节是三阶非齐次模型；第二种是二阶齐次模型。第二种方法较易实现，并更为可靠。

5　结　论

磁电式传感器的计算机辅助设计具有很强的实用性和经济性，在原模型的基础上，参数稍加变动，既改善动态品质，又保持原系统的特点。零极点配置法设计补偿环节，仿真结果显示补偿效果非常明显。

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