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根据单片机温度丈量的标定办法

为提高航空发动机温度测试系统的精度和稳定性,提出了一种基于单片机的实时标定方法。利用热电偶测量温度得到热电动势,放大后通过A/D芯片转换为数字量,下位机通过两次函数拟合获得温度和数字量之间的关系,结合

航空发动机燃气温度是表征航空发动机作业状况是否正常的最重要的参数之一,也是飞行员和保护人员有必要把握的重要参数,所以准确有用的检测温度至关重要。

在依据单片机温度丈量体系中,温度标定是一个重要的环节。本文在航空发动机温度检测电路的基础上,经过对不同标定办法的研讨,提出了一种改善的温度标定办法,该办法运用上位机和下位机协同完结温度的标定。

1 硬件规划

热电偶是丈量航空发动机燃气温度的常用温度传感器,其间K型热电偶因为线性好、热电动势较大、灵敏度高、稳定性好等长处,在航空发动机中得到了广泛应用。试验中运用毫伏源模仿热电偶产生的热电动势。

A/D转化电路选用高精度的AD7606芯片,其是16位、8通道同步采样模数数据收集体系,可处理±10 V和±5 V真双极性输入信号。

主控MCU选用高性能16位飞思卡尔单片机,具有速度快、功用强、成本低、功耗低一级特色。

上位机选用Delphi规划,经过CAN接口与单片机通讯,显现AD值和温度值,并可向下位机宣布指令,全体硬件结构如图1所示。

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2 温度标定办法的比照和研讨

2.1 查表法

在实时操控和数据处理体系中,对程序的运算速度要求较高。若彻底运用CPU屡次重复处理同一杂乱运算,将占用较长时刻。为防止杂乱的现场运算、缩短运算时刻,可选用查表法将杂乱的运算事前做好,将成果存储在内存中,程序运转需求该运算时将成果调出即可。

查表法需求制造数据量很大的表格才干取得较高的精度,这将占用较大的内存。若硬件产生改动,有必要从头核算并制造表格,软件可移植性差。

2.2 直接拟合法

依据热电偶分度表,调理输入电压值,经过上位机显现记载转化后的AD值。经A/D转化得到的数字量与实测的温度值之间不具有线性联系,工程上常选用最小二乘法对其进行拟合,求出函数联系。将该函数写入下位机程序,即可将测得的AD值转化成对应的温度值。

直接拟合法的缺陷在于不能调零和调满,并且硬件一旦产生改动,相关函数有必要从头拟合,软件可移植性差。

2.3 二次拟合法

二次拟合法是在直接拟合法的基础上改善而来,其原理如图2所示。

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热电偶丈量温度得到的热电动势(V)与实测的温度值(T)之间不具备线性联系,依据其分度表选用最小二乘法进行拟合得到函数联系T=f(V);因为输入的电压信号与A/D转化后得到的数字量之间线性联系较好,选用两点法求得V=g(AD),运用该函数联系可完结调零和调满。上面两个函数复合得到温度与AD值之间的函数联系T=f[g(AD)]。

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软件流程如图3所示,因为V和AD值之间呈线性联系,可设V=aAD+b(a,b为常数)。令T=f(aAD+b+Vx),Vx初始值为零。首先调零,输入零点温度对应的电压V0,由上位机宣布调零指令,在Flash中保存零点AD值AD0,同时令Vx=-V0,则T=f(aAD0+b-V0)=f(V0-V0)=0,完结显现清零;接着调满,输入满量程温度对应的电压,由上位机宣布调满指令Vf,保存满程AD值ADf,并将Vx清零,联立方程式

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此刻显现满量程温度值,且完结温度的标定。

3 试验数据剖析

别离选用直接拟合法和二次拟合法对测温体系进行温度标定。调理毫伏源输入电压值,经过上位机读取测得的温度值,并与飞机发动机温度检测仪的技术指标进行比照。丈量成果如表1所示。


从表1的丈量成果可看出,直接拟合法和二次拟合法的差错均在答应差错以内,契合精度要求。但二者差错精度和稳定性存在显着不同,如图4所示。

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从图4可看出,直接拟合法的最大差错达0.5℃,且稳定性较差;而二次拟合标定法的最大差错仅为0.2℃,测验成果稳定性较高。因而二次拟合标定法的精度和稳定性均优于直接拟合法。

4 结束语

二次拟合法运用AD7606输入的模仿量和输出的数字量之间线性度较好这一特色,分两步拟合出温度值,与直接拟合法比较减少了中心差错,从而使依据单片机的温度丈量体系具有更高的精度和稳定性。输入电压和转化后的AD值之间的联系是经过两点法求得的直线方程,这两点别离是温度零点和满程对应的电压值和AD值,因而二次拟合法可彻底经过软件对温度调零和调满,无需添加或调理硬件。二次拟合法标定过程中需求的AD值可随时由上位机读取,不受硬件改变的限制,因而可移植性较高。

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