人們總是希望被測物理量與測量系統(tǒng)的輸出信號之間呈線性關系,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)精度的重要指標之一。對于高精度稱重系統(tǒng)中,對稱重傳感器和信號調(diào)理電路進行非線性補償(即非線形校正)是必不可少的一個環(huán)節(jié)。高精度稱重系統(tǒng)的非線性補償按其實現(xiàn)方法可分為硬件補償和軟件補償兩種方法;硬件補償方法又分為稱重傳感器的非線性補償和信號采集、調(diào)理電路的非線性補償;
稱重傳感器的非線性是是由于彈性元件材料本身和結(jié)構形式、熱處理工藝、應變片性能及粘貼等原因造成,硬件補償法是采用適當?shù)碾娮泳€路和元器件進行的校準,例如采用串、并聯(lián)電阻網(wǎng)絡、改變被測量的零值輸出、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現(xiàn)[57];這些方法難以做到全量程補償,并且補償硬件的漂移會影響整個測量系統(tǒng)的精度,硬件補償體積大,電路復雜、成本高、調(diào)試困難、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,采用軟件補償實現(xiàn)非線性校正相對于硬件補償在降低產(chǎn)品成本、簡化調(diào)試、提高精度等方面表現(xiàn)出了更強的優(yōu)勢。非線性自動校正技術是通過嵌入式軟件來實現(xiàn)的,為了消除非目標參量對系統(tǒng)輸出的影響,即消除系統(tǒng)的非線性誤差,提高測量系統(tǒng)精度,使得輸入輸出呈線性關系;軟件補償方法從系統(tǒng)的整體入手,不在乎組成該系統(tǒng)的部分有多么嚴重的非線性特性,也不需要針對每一個環(huán)節(jié)進行非線性補償,只需要系統(tǒng)的輸入/輸出具有重復性。
使用軟件補償方法充分發(fā)揮微控制器的信息處理能力,提升系統(tǒng)的測量的準確度和精度;實現(xiàn)以軟件代硬件,省去了復雜的硬件補償電路,簡化了系統(tǒng),降低制造成本;可實現(xiàn)微控制器對多個測量通道、多個參數(shù)的線性化和補償;調(diào)試方便,可以在不改變電路硬件結(jié)構的基礎上,調(diào)整軟件的結(jié)構和實現(xiàn)方式產(chǎn)生不同的線性校正效果,有較強的通用性。