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传感器是仪器仪表和测量系统的核心部件,是过程控制系统的首要环节。在测试系统中,若传感器的动态特性不能达到系统的要求,测量系统就会出现误差。那么,对于测试系统来说,改善传感器的动态特性将是至关重要的。
本文以压力测试为背景,围绕压力传感器的动态特性研究及补偿这一主题,论述了相关的辨识建模和动态补偿技术,并进行了实验研究和计算机仿真研究。
首先研究了辨识建模方法,在一般最小二乘法的基础上,着重研究了近似最优辅助变量的四步算法,分析了频域动态模型建立和时域动态模型建立方法。接着,把系统辨识的方法运用到动态补偿数字滤波器的设计中,打破了一般数字滤波器时间域设计中逼近给定的脉冲响应的限制。并通过理论上分析零极点对系统动态特性的影响,研究了利用重新配置零极点来改善系统动态特性的方法。
其次根据实验数据建立了传感器的动态数学模型,在此基础上分析了压力传感器的动态特性,设计了动态补偿数字滤波器,明显提高了压力传感器动态响应的特点展宽了工作频带。
可编程逻辑器件FPGA正越来越多地替代ASIC和DSP器件用于实现数字信号处理算法,基于FPGA器件的信号处理系统具有很高的实时性和灵活性,能方便地实现系统级集成与功能扩展。本文最后运用FPGA较好的实现动态补偿数字滤波器。