基于MEA-BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓力傳感器誤差補(bǔ)償算法

時(shí) 豪,范 輝,李建辰,趙潤(rùn)輝,李 亞

(中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司 第705 研究所,陜西 西安,710077)

0 引言

壓力傳感器在工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛,硅是其敏感元件的主要材料。由于半導(dǎo)體的固有特性對(duì)環(huán)境變化較為敏感,當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí),壓力傳感器會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移以及靈敏度漂移。漂移一般可分為熱漂移、時(shí)間漂移、力學(xué)蠕變漂移和電源漂移。其中,熱漂移是決定傳感器測(cè)量的關(guān)鍵指標(biāo),影響其測(cè)量的精度以及穩(wěn)定性,為了減少外界環(huán)境對(duì)傳感器輸出的影響,需要對(duì)其進(jìn)行誤差補(bǔ)償[1]。

目前誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕杏布a(bǔ)償和軟件補(bǔ)償2 種,其中硬件補(bǔ)償由于工藝成本等因素的限制,只在特殊條件下使用[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力結(jié)合補(bǔ)償算法對(duì)傳感器誤差進(jìn)行修正的補(bǔ)償方法被廣泛使用。軟件補(bǔ)償主要分為查表法、曲線擬合法以及人工智能法。查表法忽略了標(biāo)校點(diǎn)的測(cè)量誤差且建立查找表較為復(fù)雜,需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量很大,對(duì)傳感器內(nèi)存要求較高,不適用于大部分傳感器。曲線擬合法如插值法、多項(xiàng)式擬合法和最小二乘法等[3-4]只能反映傳感器的整體趨勢(shì),但比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償精度會(huì)有所不足。

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,壓力傳感器被更多地應(yīng)用于航空航天、船舶及石油等溫度范圍廣,精度要求高的使用場(chǎng)景。例如,用于海洋監(jiān)測(cè)的壓力傳感器精度需達(dá)0.005% F.S;用于鉆井環(huán)空壓力測(cè)量的傳感器精度應(yīng)達(dá)0.03% F.S。……