MATLAB在光纤电压传感器温度补偿中的应用

0前言MATLAB作为一种功能强大的数据处理软件，语言简单，使用方便，是辅助分析、设计、模拟和教学不可缺少的基础软件。在实验数据处理中使用该软件不仅可以减少计算工作量，提高工作效率，还可以获得准确的拟合曲线。光纤电压传感器作为一种新型的高性能电压传感器，消除了电磁干扰引起的偏差，缩短了测量响应时间，提高了精度，方便了电力系统的发展。但光纤电压传感器一直存在温度稳定性问题。本文采用MATLAB软件，最小二乘拟合双光路输出平均偏差值。在原三次拟合的基础上进行四次多项拟合，使拟合曲线更接近测量真实值，从而找出有效补偿温度的补偿因素。在科学实验的统计方法研究中，数学原理往往需要有限的实验数据(xi,yi)(i=0,1,…,m)自变量x与因变量y之间的函数关系y=F(x)。由于干扰的不可避免性，观察到的数据往往不准确，因此不需要y=F(x)通过所有观测点(xi,yi),而且只需要给定点xi上误差i=F(xi)-yi(i=0,1,…,m)最小标准。误差测量标准通常采用欧氏范数2。最小二乘法的一般提法是给定的一组数据(xi,yi)(i=0,1,…,m),函数类要求={0,1,…,n}找到函数y=s*(x),使m误差平方和22=i=0[s*(xi)-yi]2=mins(x)mi=1[s*(xi)-yi]2,这里s(x)=a00(x) a11(x) … ann(x)(n>p4=polyfit(x,y,4)%回车，获得多项系数p4=00001,-00079,03535,-67130,463907>>vpa(poly2sym(p4)，4)%按回车，获取拟合方程ans=06126e-4*x^4-07913e-2*x^3 03535*x^2-6713*x 4639>>y1=polyval(p4,x)%按回车，在这个方程下获得函数值y1=Columns1through600098,-02359,-09193,-29209,-62024,-98064Column7-118568根据程序运行结果获得温度补偿方程=00006126T4-007913T3 03535T2-6713T 4639(20T(2)拟合前后数据如表2所示。表2拟合前后数据对比温度/拟合前平均偏差值/%拟合后平均偏差值/ 从表2可以看出，拟合数据的最大误差5930-09237-091935-30105-2920940-60637-620245-9805-9806450-118380-118568出，拟合数据的最大误差为02%，拟合效果好。23根据补偿方程实现温度补偿MATLAB输出影响因子与温度T之间的关系，即晶体温度特性曲线方程（2），其与电压测量值的关系U补偿后0和值U有以下关系U0=(1 100)U因此，补偿方程为1(3)U1=100100 U0(4)用补偿方程(4)对光纤电压传感器进行温度补偿，使用Pt100热电阻温度传感器放置在光纤电压传感器部分，以感受传感器的温度，然后同时发送温度信号和双光路信号DSP处理系统，进行相应的程序处理，得到新的电压值，如表3所示。表3补偿前后数据对照表温度/补偿前电压值/V补偿后的电压值/V20125762626251251251251251251255125250125012501250125012577797979794根据表3中的数据，利用MATLAB的Plo