一种无限阶数易实现温度补偿系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无限阶数易实现温度补偿系统，需要温度补偿的系统输出信号有温度模拟值Vtemp和电压模拟值Vout，并将两者信号传递给数模转换器；数模转换器将模拟温度值Vtemp和模拟电压值Vout通过ADC转换成数字温度值Digital Vtemp和数字电压值Digital Vout，输出给微处理器；在微处理器选择一种函数模型，函数模型包括：三角函数模型和双指数函数模型，并对数字温度值Digital Vtemp和数字电压值Digital Vout进行拟合，得到函数模型系数传送给数字补偿电路的存储器模块Rom；数字补偿电路采用CORDIC算法或查找表方法对输入的数字温度值Digital Vtemp、数字电压值Digital Vout、ROM读到的函数模型系数进行补偿，最终输出补偿信号；实现了能够达到高阶多项式的拟合效果，系数较少，计算简单，易于实现的技术效果。

An Infinite Order Easy to Realize Temperature Compensation System

The invention discloses an infinite order temperature compensation system which is easy to realize. The output signals of the system requiring temperature compensation are temperature analog value Vtemp and voltage analog value Vout, and both signals are transmitted to the digital-to-analog converter. The digital-to-analog converter converts analog temperature value Vtemp and analog voltage value Vout into digital temperature value through ADC. Vtemp and digital voltage value digital Vout are output to microprocessor. In microprocessor, a function model is selected, which includes trigonometric function model and double exponential function model. Digital temperature value digital Vtemp and digital voltage value digital Vout are fitted, and the function model coefficients are transmitted to digital compensation. The memory module Rom of the circuit; the digital compensation circuit uses CORDIC algorithm or look-up table method to compensate the function model coefficients read by the digital temperature value digital Vtemp, digital voltage value digital Vout and ROM, and finally outputs the compensation signal; it achieves the fitting effect of high-order polynomial with fewer coefficients. The calculation is simple and the technical effect is easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
一种无限阶数易实现温度补偿系统
本专利技术涉及温度补偿领域，具体地，涉及一种无限阶数易实现温度补偿系统。
技术介绍
目前对于温度补偿的系统，温度补偿主要有模拟和数字两种方法。模拟主要使用PTAT(与绝对温度成比例)和CTAT(与绝对温度互补)等技术来设计读出电路，补偿他们与温度的关系。数字主要使用多项式曲线拟合，曲面拟合，卡尔曼滤波，BP神经网络算法等进行补偿。这两种方法也有一定局限性，比如模拟方法精度不高且需要反复调试，数字方法算法复杂，不易集成等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无限阶数易实现温度补偿系统，解决了现有的温度补偿的系统需要反复调试，数字方法算法复杂，不易集成的技术问题，实现了能够达到高阶多项式的拟合效果，且系数较少，计算简单，易于用硬件语言实现的技术效果。本专利技术的一种无限阶数易实现温度补偿系统采用双指数函数或三角函数对温度曲线进行补偿，并使用硬件描述语言VerilogHDL对函数模型进行硬件建模，使得整个补偿电路模块可以集成到MEMS加速度计中。为实现上述专利技术目的，本申请提供了一种无限阶数易实现温度补偿系统，所述温度补偿系统包括：需要温度补偿的系统、数模转换器、微处理器、数字补偿电路、存储器模块Rom；需要温度补偿的系统输出信号有温度模拟值Vtemp和电压模拟值Vout，并将两者信号传递给数模转换器；数模转换器将模拟温度值Vtemp和模拟电压值Vout通过ADC转换成数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout，输出给微处理器；在微处理器选择一种函数模型，函数模型包括：三角函数模型和双指数函数模型，并对数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout进行拟合，得到函数模型系数传送给数字补偿电路的存储器模块Rom；数字补偿电路采用CORDIC算法或查找表方法对输入的数字温度值DigitalVtemp、数字电压值DigitalVout、ROM读到的函数模型系数进行补偿，最终输出补偿信号。进一步的，双指数函数为：y＝α1×exp(β1×x)+α2×exp(β2×x)；其中，双指数函数中，a1和a2为拟合函数中的线性系数；β1为拟合函数中的非线性系数；x为函数自变量即对应的温度值；三角函数为：y＝a0+a1×sin(x)+a2×cos(x)，其中，三角函数中，a0为线性系数；a1为正弦系数；a2为余弦系数；x为函数自变量即对应的温度值。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：函数模型采用双指数函数(y＝α1×exp(β1×x)+α2×exp(β2×x))或三角函数y＝a0+a1×sin(x)+a2×cos(x)，由于二者的泰勒展开式中有无穷阶数，因此在温度曲线拟合中能够达到高阶多项式的拟合效果，且系数较少。在数字补偿电路(DigitalCompensatedcircuit)设计过程中，采用CORDIC算法或查找表等方法，能够快速高效地计算双指数函数(y＝α1×exp(β1×x)+α2×exp(β2×x))或三角函数y＝a0+a1×sin(x)+a2×cos(x)，整个算法只是加减法进行迭代，计算简单，易于用硬件语言实现。该数字电路模块易集成到MEMS加速度计中。只需将系数(Coefficients)存在Rom中，当输入温度值(DigitalVtemp)和需要补偿的电压值(DigitalVout)时，可以直接得到该温度下的补偿值(CompensatedSignal)。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1是本申请中无限阶数易实现温度补偿系统框架示意图；图2是本申请中温度补偿效果示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种无限阶数易实现温度补偿系统，解决了现有的温度补偿的系统需要反复调试，数字方法算法复杂，不易集成的技术问题，实现了能够达到高阶多项式的拟合效果，且系数较少，计算简单，易于用硬件语言实现的技术效果。为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术的一种无限阶数易实现温度补偿系统与结构(框架图如图1所示)，首先根据数据曲线选择合适的函数模型，然后将ADC量化的温度和输出数字信号通过计算机或者微处理器计算得到双指数函数拟合系数a1,a2，β1,β2或三角函数拟合系数a0，a1，a2。接下来将系数存于数字补偿电路的Rom中，最后将温度输出数字量作为输入，通过数字补偿电路的到补偿值。只需改变Rom中系数，使得补偿变得方便灵活。本专利技术的一种无限阶数易实现温度补偿系统与结构，系统框图如图1所示，所述温度补偿系统包括：需要温度补偿的系统、数模转换器、微处理器、数字补偿电路、存储器模块Rom；需要温度补偿的系统输出信号有温度模拟值Vtemp和电压模拟值Vout，并将两者信号传递给数模转换器；数模转换器将模拟温度值Vtemp和模拟电压值Vout通过ADC转换成数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout，输出给微处理器；在微处理器选择一种函数模型，函数模型包括：三角函数模型和双指数函数模型，并对数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout进行拟合，得到函数模型系数传送给数字补偿电路的存储器模块Rom；数字补偿电路采用CORDIC算法或查找表方法对输入的数字温度值DigitalVtemp、数字电压值DigitalVout、ROM读到的函数模型系数进行补偿，最终输出补偿信号。实验使用两款MEMS加速度计M1，M2型进行温度补偿，表1为硬件补偿电路计算M2型双指数函数模型计算结果和理论值进行对比，相对误差达到10-4，满足工程精度要求。最终补偿结果如下图2所示，M1型采用三角函数模型，M2型采用双指数函数模型。温度误差峰峰值减少一个数量级以上。表1为M2模型的modelsim仿真结果。表1尽管已描述了本专利技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本专利技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无限阶数易实现温度补偿系统，其特征在于，所述温度补偿系统包括：需要温度补偿的系统、数模转换器、微处理器、数字补偿电路、存储器模块Rom；需要温度补偿的系统输出信号有温度模拟值Vtemp和电压模拟值Vout，并将两者信号传递给数模转换器；数模转换器将模拟温度值Vtemp和模拟电压值Vout通过ADC转换成数字温度值Digital Vtemp和数字电压值Digital Vout，输出给微处理器；在微处理器选择一种函数模型，函数模型包括：三角函数模型和双指数函数模型，并对数字温度值Digital Vtemp和数字电压值Digital Vout进行拟合，得到函数模型系数传送给数字补偿电路的存储器模块Rom；数字补偿电路采用CORDIC算法或查找表方法对输入的数字温度值Digital Vtemp、数字电压值Digital Vout、ROM读到的函数模型系数进行补偿，最终输出补偿信号。

【技术特征摘要】
1.一种无限阶数易实现温度补偿系统，其特征在于，所述温度补偿系统包括：需要温度补偿的系统、数模转换器、微处理器、数字补偿电路、存储器模块Rom；需要温度补偿的系统输出信号有温度模拟值Vtemp和电压模拟值Vout，并将两者信号传递给数模转换器；数模转换器将模拟温度值Vtemp和模拟电压值Vout通过ADC转换成数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout，输出给微处理器；在微处理器选择一种函数模型，函数模型包括：三角函数模型和双指数函数模型，并对数字温度值DigitalVtemp和数字电压值DigitalVout进行拟合，得到函数模型系数传送给数字补偿电路的存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣宽，周骏，刘一兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51