Nghiên cứu ứng dụng phương pháp nội suy Akima xây dựng thuật toán giảm sai số đo lường

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về phương tiện đo Tổng quan về phép đo, cấu trúc phương tiện đo, sai số đo và các phương pháp hiệu chỉnh sai số, từ đó xác định được hướng nghiên cứu là áp dụng hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi của phương tiện đo bằng nội suy phù hợp với đặc tính biến đổi của chuyển đổi đo sơ cấp. Chương 2: Các phương pháp hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi của phương tiện đo bằng nội suy Phân tích một số phương pháp hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi bằng nội suy đa thức, nội suy Spline. Đặc biệt tập trung vào xây dựng thuật toán hiệu chỉnh sai số đo lương trong các hệ thống sử dụng cảm biến có đường đặc tính phi tuyến và chịu ảnh hưởng bởi nhiễu. Chương 3: Kết quả mô phỏng Xây dựng chương trình mô phỏng, phân tích tính đúng đắn của các phương pháp hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab.

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÉP ĐO, PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1.1 Phép đo đại lượng không điện 1.1.2 Khái quát phép đo PTĐ đại lượng không điện 1.2 SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO (PTĐ) 11 1.2.1 Các thành phần sai số đo đại lượng không điện 11 1.2.2 Sai số tổng cộng PTĐ không điện 14 1.3 HIỆU CHỈNH SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO KHÔNG ĐIỆN BĂNG PHƯƠNG PHÁP CẤU TRÚC .17 1.3.1 Tổng quan hiệu chỉnh sai số PTĐ 17 1.3.2 Các phương pháp tự động hiệu chỉnh sai số PTĐ không điện 19 1.3.3 Thay thế hàm biến đổi BCĐĐSC bằng hàm toán học hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi PTĐ 28 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH PHI TUYẾN HÀM BIẾN ĐỔI CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO BẰNG NỘI SUY .32 2.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO BẰNG NỘI SUY 32 2.1.1 Các phương pháp xử lý phi tuyến hàm biến đổi PTĐ bằng nội suy .33 2.1.2 Lựa chọn dạng hàm khoảng nội suy tối ưu 37 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NỘI SUY SPLINE 39 2.3 THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY SPLINE 41 2.4 NỘI SUY AKIMA .43 2.4.1 Độ dốc đường cong .43 2.4.2 Nội suy cặp điểm .44 2.4.3 Ước tính hai điểm điểm cuối 45 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY AKIMA ĐỂ GIẢM SAI SỐ ĐO 47 i 3.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY 47 3.2 HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY AKIMA 50 3.2.1 Đặt toán .50 3.2.2 Sử dụng nội suy Akima hiệu chỉnh sai số phép đo dòng điện 51 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.55 4.1 KẾT LUẬN 55 4.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .55 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp nội suy Akima xây dựng thuật toán giảm sai số đo lường” thầy giáo TS Phạm Ngọc Thắng hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu sai tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hưng Yên, ngày 30 tháng 06 năm 2014 Tác giả Luận văn Đỗ Thị Thu Lan iii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian năm học tập nghiên cứu Trường Đại học SPKT Hưng Yên, sự động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Ngọc Thắng đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp nội suy Akima xây dựng thuật tốn giảm sai số đo lường” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Cán hướng dẫn TS Phạm Ngọc Thắng tận tình dẫn, giúp đỡ trình nghiên cứu để hồn thành luận văn Các thầy giáo giáo, cán giảng dạy khoa Sau đại học; Khoa Điện – điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên trang bị đầy đủ kiến thức cần thiết tạo mọi điều kiện thuận lợi suốt q trình học tập nghiên cứu trường Tồn thể bạn bè đồng nghiệp, Công ty TNHHMTV Điện lực Ninh Bình, gia đình người thân quan tâm động viên giúp đỡ suốt trình học tập cơng tác hồn thành luận văn Tác giả Luận văn Đỗ Thị Thu Lan iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT KÝ HIỆU Ý NGHĨA ADC Bộ biến đổi tương tự - số BĐ Biến đổi BCĐĐSC Bộ chuyển đổi đo sơ cấp BCĐĐTC Bộ chuyển đổi đo thứ cấp BĐĐLSC Biến đổi đo lướng sơ cấp BĐTT-S Biến đổi tương tự-số BCT Bộ thị BĐN Biến đổi ngược BĐT Biến đổi thuận 10 BĐTG-X Bộ biến đổi thời gian xung 11 CM Chuyển mạch 12 CTHS Chỉ thị số 13 ĐPn Đo phụ n 14 ĐK Điều khiển 15 ĐTHC Đối tượng hiệu chỉnh 16 HTS Hiển thị số 17 KĐTHHC Khuếch đại tín hiệu hiệu chỉnh 18 KTTTĐ Kênh truyền thơng tin đo 19 PTĐ Phương tiện đo 20 PPĐ Phương pháp đo v 21 PTĐS Phương tiện đo số 22 PTĐTC Phương tiện đo thứ cấp 23 SS So sánh 24 TBĐ Thiết bị đo 25 TBHC Thiết bị hiệu chỉnh 26 TBTT Thiết bị tính tốn 27 THTG Tạo hàm thời gian 28 VĐK Vi điều khiển 29 XLSTC Xử lý số thứ cấp 30 XLS Xử lý số vi DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÉP ĐO, PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1.1 Phép đo đại lượng không điện 1.1.2 Khái quát phép đo PTĐ đại lượng không điện 1.2 SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO (PTĐ) 11 1.2.1 Các thành phần sai số đo đại lượng không điện 11 1.2.2 Sai số tổng cộng PTĐ không điện 14 1.3 HIỆU CHỈNH SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO KHÔNG ĐIỆN BĂNG PHƯƠNG PHÁP CẤU TRÚC .17 1.3.1 Tổng quan hiệu chỉnh sai số PTĐ 17 1.3.2 Các phương pháp tự động hiệu chỉnh sai số PTĐ không điện 19 1.3.3 Thay thế hàm biến đổi BCĐĐSC bằng hàm toán học hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi PTĐ 28 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH PHI TUYẾN HÀM BIẾN ĐỔI CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO BẰNG NỘI SUY .32 2.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO BẰNG NỘI SUY 32 2.1.1 Các phương pháp xử lý phi tuyến hàm biến đổi PTĐ bằng nội suy .33 2.1.2 Lựa chọn dạng hàm khoảng nội suy tối ưu 37 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NỘI SUY SPLINE 39 2.3 THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY SPLINE 41 2.4 NỘI SUY AKIMA .43 2.4.1 Độ dốc đường cong .43 2.4.2 Nội suy cặp điểm .44 2.4.3 Ước tính hai điểm điểm cuối 45 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY AKIMA ĐỂ GIẢM SAI SỐ ĐO 47 3.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY 47 vii 3.2 HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY AKIMA 50 3.2.1 Đặt toán .50 3.2.2 Sử dụng nội suy Akima hiệu chỉnh sai số phép đo dòng điện 51 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.55 4.1 KẾT LUẬN 55 4.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .55 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÉP ĐO, PHƯƠNG TIỆN ĐO 1.1.1 Phép đo đại lượng không điện 1.1.2 Khái quát phép đo PTĐ đại lượng không điện 1.2 SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO (PTĐ) 11 1.2.1 Các thành phần sai số đo đại lượng không điện 11 1.2.2 Sai số tổng cộng PTĐ không điện 14 1.3 HIỆU CHỈNH SAI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO KHÔNG ĐIỆN BĂNG PHƯƠNG PHÁP CẤU TRÚC .17 1.3.1 Tổng quan hiệu chỉnh sai số PTĐ 17 1.3.2 Các phương pháp tự động hiệu chỉnh sai số PTĐ không điện 19 1.3.3 Thay thế hàm biến đổi BCĐĐSC bằng hàm toán học hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi PTĐ 28 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH PHI TUYẾN HÀM BIẾN ĐỔI CỦA PHƯƠNG TIỆN ĐO BẰNG NỘI SUY .32 2.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO BẰNG NỘI SUY 32 2.1.1 Các phương pháp xử lý phi tuyến hàm biến đổi PTĐ bằng nội suy .33 2.1.2 Lựa chọn dạng hàm khoảng nội suy tối ưu 37 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NỘI SUY SPLINE 39 2.3 THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY SPLINE 41 2.4 NỘI SUY AKIMA .43 2.4.1 Độ dốc đường cong .43 2.4.2 Nội suy cặp điểm .44 2.4.3 Ước tính hai điểm điểm cuối 45 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY AKIMA ĐỂ GIẢM SAI SỐ ĐO 47 3.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY 47 ix 3.2 HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY AKIMA 50 3.2.1 Đặt toán .50 3.2.2 Sử dụng nội suy Akima hiệu chỉnh sai số phép đo dòng điện 51 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.55 4.1 KẾT LUẬN 55 4.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .55 x điểm Nó dường thích hợp để giả sử rằng độ dốc đường cong điểm xấp xỉ với phần 23 độ dốc 12 xấp xỉ với 23 Nó mong muốn mạnh mẽ rằng điều kiện bất biến dạng chuyển đổi tỉ lệ tuyến tính hệ tọa độ Chúng ta giả sử rằng độ dốc t đường cong điểm xác định bởi: t = (│m4-m3│m2 + │m2-m1│m3)/(m4 – m3│+│m2-m1│) (2.34) m1, m2, m3 m4 độ dốc đoạn 12, 23, 34 45 tương ứng Dưới điều kiện này, độ dốc t đường cong điểm phụ thuộc vào độ dốc đoạn phụ thuộc vào độ khoảng rộng Dưới điều kiện (2.34), t = m2 m1 = m2 m3 # m4; t = m3 m3 = m4 m1#m2 mong muốn Cũng theo (2.34), m2 = m3, t = m2 = m3 Sự biến đổi (2.34) dạng tỉ lệ tuyến tính hệ tọa độ điều hiển nhiên Khi m1 = m2 # m3 = m4, độ dốc t không thỏa mãn điều kiện (2.34): độ dốc t lấy giá trị m2 m3 m1 xấp xỉ m2 m4 xấp xỉ m3 đồng thời; khơng tồn đường cong mong muốn điều kiện (2.34) trường hợp đặc biệt 2.4.2 Nội suy cặp điểm Để thể phần đường cong cặp liệu điểm kế tiếp cách mà đường cong qua hai điểm có hai điểm độ dốc xác định quy trình mơ tả phần 2.4.1 Để làm vậy, sử dụng đa thức Vì có điều kiện cho việc xác định đa thức cho khoảng hai điểm (x1, y1) (x2, y2), y = y1 dy/dx = t x = x1 y = y2 dy/dx = t2 x = x2 Khi t1 t2 độ dốc hai điểm, đa thức bậc ba xác định Do đó, giả sử rằng đường cong cặp điểm thể hiển đa thức, chủ yếu đa thức bậc 44 Đa thức xác định nhất, viết vài dạng Ví dụ đưa dạng đây: y = p0 +p1(x-x1)+p2(x-x2)2 +p3(x-x1)3, (2.35) p0 = y1 (2.36) p1 = t1 (2.37) p2 = [3(y2-y1)/(x2-x1) – 2t1 – t2]/(x2-x1) (2.38) Ở đó: p3 = [t1+t2-2(y2-y1)/(x2-x1)]/(x2-x1)2 (2.39) 2.4.3 Ước tính hai điểm điểm cuối Ở điểm cuối đường cong, hai hay nhiều hai điểm phải ước tính từ điểm đưa Chúng ta giả sử cho mục đích điểm kết thúc (x 3, y3) hai điểm liền kề (x2, y2) (x1, y1) với hai điểm nhiều (x4, y4) (x5, y5) ước tính nằm đường cong biểu diễn bởi: y = g0 +g1(x-x3)+g2(x-x3)2, (2.40) g(s) hằng số Giả sử rằng x5 –x3=x4-x2=x3-x1 (2.41) xác định tọa độ y y5 tương ứng x4 x5 từ (2.40) Kết là: (y5-y4)/(x5-x4)-(y4-y3)/(x4-x3) = (y4-y3)/(x4-x3)-(y3-y2)/(x3-x2) = (y3-y2)/(x3-x2)-(y2-y1)/(x2-x1) 45 (2.42) 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Nội suy bậc qua điểm liệu kế tiếp khả dụng cho toán hiệu chỉnh phi tuyến hàm biến đổi dạng đơn điệu CĐĐSC Đặc tính thay thế bằng (n-2) đường cong bậc liên tiếp Số lượng liệu nhập tùy vào sai số cho phép tốc độ xử lý liệu Nội suy spline phương pháp tính gần khả dụng cho nhiều tốn kỹ thuật, có tốn giảm sai số đo lường PTĐ khơng điện có đặc tính biến đổi dạng phức tạp Với tốn đo lường, việc lựa chọn hàm nội suy bậc hợp lý có bậc thấp có dạng sát với quy luật hàm biến đổi nên giảm sai số phi tuyến Hàm biến đổi dạng không đơn điệu BĐĐSC dạng bảng giá trị với n cặp liệu thay thế bằng (n-1) đường cong nội suy spline bậc Các hệ số biến đổi phương trình nội suy tính bằng thuật tốn chương trình xác lập với giá trị dấu phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo Kết đo nhận phép đo với hàm biến đổi BCĐĐSC dạng bảng gồm n cặp liệu, nghiệm (n-1) phương trình nội suy spline bậc Số lượng liệu cần nhập tùy thuộc vào sai số cho phép tốc độ xử lý tín hiệu Sự chuẩn xác nguyên lý thuật toán xây dựng PTĐ theo điều kiện đo cụ thể minh chứng bằng kết mơ tính tốn nhờ Matlab; bằng kết khảo sát sai số đo nhiệt độ áp suất PTĐ chế thử, cho phép tạo hệ cơng cụ hữu ích phục vụ q trình thiết kế, chế tạo PTĐ khơng điện với độ xác cao 46 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY AKIMA ĐỂ GIẢM SAI SỐ ĐO 3.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY Việc lựa chọn phương pháp nội suy phù hợp giảm sai số đo lương yếu tố quan trọng Phương pháp nội suy lựa chọn cần phải dựa yêu cầu tốc độ xử lý, sai số nội suy, số điểm liệu mẫu, độ phức tạp phương pháp Để có sự đánh giá rõ ưu, nhược điểm phương pháp nội suy Akima đề xuất luận văn với phương pháp thông dụng khác, tác giá sử dụng hai ví dụ đơn giản hai dạng sóng méo mạch điện tử, so sánh phương pháp nội suy Akima với phương pháp nội suy thông thường khác Giả sử rằng giá trị x y tập hợp 11 điểm bảng đây: Bàng 3.1 Set Set x 10 y 10 10 10 10 10 10 10.5 15 50 60 85 x 11 12 14 15 y 10 10 10 10 10 10 10.5 15 50 60 85 Tập hợp điểm nội suy Biết chất vật lý tượng rằng y(x) hàm trơn đơn trị x, cố gắng nội suy giá trị y(x) khớp đường cong trơn tới tập hợp điểm liệu đưa Trong khuôn khổ luận văn tác giả so sánh phương pháp nội suy Akima với phương pháp nội suy thông dụng nội suy tuyến tính nội suy Spline mô Matlab 47 Hinh 3.1 Kết mô nội suy Akima nội suy tuyến tính 48 Hình 3.2 Kết mơ nội suy Akima nội suy Spline Từ kết hiển thị hình 3.1 3.2 ta thấy rằng nội suy Akima cho kết nội suy tốt nội suy tuyến tính nội suy Spline Mặt khác theo [26] nếu liệu ban đầu đại diện cực đại cực tiểu lo ngại việc “vọt lố” (hoặc dao động giả) phương pháp nội suy Akima khuyến khích sử dụng Tuy nhiên cần phải lưu ý rằng nếu điểm liệu thay đổi cách đột ngột, vài lỗi “vượt lố” nhỏ tăng Giả sử hình 3.3 bên đưa kết nội suy cho tập hợp điểm nhận việc ước tính hàm f(x) = sin(2x)/x, hiển thị bằng đường màu xanh Đường cong khớp spline hiển thị bằng đường màu đỏ Chúng ta thấy rằng trường hợp thứ 49 (12 điểm liệu) kết khớp đường cong so với tín hiệu gốc thực sự không tốt so với trường hợp thứ (36 điểm liệu.) Do lựa chọn phương pháp nội suy Akima xử lý kết đo lường phải lưu ý vấn đề chọn điểm liệu cho phù hợp Hình 3.3 Kết mô khớp hàm f(x) = sin(2x)/x Từ phân tích ưu nhược điểm phương pháp nội suy Akima tác giả áp dụng nội suy Akima việc giảm sai số đo lường mục tiếp theo để thấy rõ ưu điểm phương pháp 3.2 HIỆU CHỈNH SAI SỐ ĐO BẰNG NỘI SUY AKIMA 3.2.1 Đặt toán Một vấn đề hầu hết BCĐĐSC cơng nghiệp đặc tính phi tún Sự phi tún dẫn đến sự khơng xác phép đo Một giải pháp chung thêm vào cấu hình phần cứng để bù sự thiếu xác kết đo Một giải pháp đơn giản cho phép BCĐĐSC hoạt động dải hoạt động hay điều kiện môi trường mà độ xác phép đo khơng cần thiết 50 Một cách tiếp cận biết đến để đối phó với sự thiếu xác phép đo triển khai mơ hình ghi nhớ số đặc tính chuyển đổi ngược BCĐĐSC để hiệu chỉnh tín hiệu tương tự gốc Thơng thường, cần hàm chức “khớp” với đường đặc tuyến BCĐĐSC xác tốt Mặt khác để có phép đo xác đại lượng khơng điện cần phải xử lý hai khó khăn chính: - Thứ nhất: Tín hiệu đầu BCĐĐSC biến đổi phi tuyến so với tín hiệu cần đo đầu vào - Thứ hai: Tín hiệu đầu BCĐĐSC khơng bị ảnh hưởng tín hiệu đầu mà chịu ảnh hưởng đại lượng khác nhiệt độ, độ ẩm, áp suất Đơn giản sử dụng phương pháp nội suy tuyến tính, hay phức tạp nội suy Spline Tuy nhiên phân tích nội suy Akima thể tính ưu việt so với phương pháp lại Chính thế tác giả tiếp tục sử dụng phương pháp nội suy Akima để giảm sai số phép đo, cụ thể luận văn phép đo dòng điện sử dụng cảm biến với đường đặc tính phi tuyến đồng thời đặc tính cảm biến chịu ảnh hưởng nhiễu 3.2.2 Sử dụng nội suy Akima hiệu chỉnh sai số phép đo dòng điện Giả sử cảm biến sử dụng để đo dòng điện có đường đặc tún hình dưới: 51 Hình 3.3 Đường đặc tuyến ví dụ cảm biến đo dòng điện Quy trình xử lý hồn chinh chia thành hai phần thực trước đo tiếp theo thực đo lường Phần bước quan trọng để nhận thông tin rõ ràng hệ thống cảm biến cụ thể cần thực lần cho hệ thống cảm biến Để hiểu rõ hơn, phần chia thành bước: xác định hệ thống, mơ hình hóa điều chỉnh Mục đích để xác định hệ số yêu cầu cho trịnh nội suy xử lý phép - Nhận dạng hệ thống: Với bước này, sự phụ thuộc đầu vào-đầu cảm biến xác định Trường hợp cảm biến nêu luận văn cần có cảm biến đo nhiệt độ mơi trường tích hợp - Mơ hình hóa: Các điểm khắc độ cần phải xác định cách xác Giả sử trường hợp ta xác định tập hợp cặp giá trị dòng điện – điện áp tương ứng ba nhiệt độ môi trường 400 C, 00 C 800 C bảng 3.2: 52 Bảng 3.2 00C 400C 800C Dòng điện Điện áp Dòng điện Điện áp Dòng điện Điện áp -120 -0.198 -120 -0.13 -120 -0.063 -100 -0.196 -100 -0.128 -100 -0.07 -80 -0.188 -80 -0.129 -80 -0.071 -60 -0.171 -60 -0.125 -60 -0.068 -40 -0.141 -40 -0.112 -40 -0.057 -20 -0.086 -20 -0.079 -20 -0.033 -0.018 -0.013 -0.0091 20 0.058 20 0.047 20 0.01 40 0.109 40 0.084 40 0.03 60 0.143 60 0.095 60 0.043 80 0.158 80 0.101 80 0.047 100 0.165 100 0.103 100 0.045 120 0.169 120 0.102 120 0.004 Bảng giá trị khắc độ cảm biến đo dòng điện Dựa vào điểm khắc độ xác định được, ta tiền hành dùng thuật toán nội suy Akima để xấp xỉ đường đặc tính cảm biến theo giá trị nhiệt độ khác Kết thể không gian ba chiều nhiệt độ - dòng điện – điện áp hình 3.4 53 Hình 3.4 Đáp ứng đầu cảm biến dòng điện với giá trị nhiệt độ khác - Điều chỉnh: đề cập trên, vài trường hợp điểm nội suy thay đổi đột ngột sảy tượng “vọt lố” dẫn đến sai số Chính sau lựa chọn điểm khắc độ, nếu kiểm tra thấy có sự sai số phép đo vượt mức cho phép cần lựa chọn lại điểm khắc độ cho phù hợp 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 4.1 KẾT LUẬN Thông qua kết mô luận văn, ta thấy ưu điểm phương pháp nội suy Akima so với phương pháp khác Từ tác giá sử dụng nội suy Akima xử lý kết đo Cụ thể trường hợp đo lường phức tạp, áp dụng cho xử lý kết đo cảm biến có đường đặc tún khơng tún tính đồng thời đặc tuyến đầu biến đổi theo ảnh hưởng yếu tố khác yếu tố cần đo 4.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Tuy nhiên kiến thức hạn chế, thời gian khơng nhiều nên luận văn dừng lại việc phân tích, xây dựng mơ kết bằng phần mềm Matlab Tác giả đề xuất áp dụng nghiên cứu lý thuyết phương tiện đo thực tế để có đóng góp tích cực 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Văn Doanh - Các cảm biến đo lường điều khiển – Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật - 2004 Vũ Quý Điềm (chủ biên) - Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử - Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật - 2001 Tạ Văn Đĩnh (1999), Phương pháp tính, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Vũ Như Giao, Bùi Văn Sáng - Đo lường điện-Vô tuyến điện - Học viện Kỹ thuật Quân sự - 1996 Phạm Thượng Hàn - Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý 1,2 - Nhà xuất Giáo dục - 2003 Cao Minh Quyền - Thơng minh hố cảm biến đo lường sở mạng nơron nhân tạo - Luận án tiến sĩ kỹ thuật_Đại học Bách khoa Hà Nội – 2005 Ngô Diên Tập (2003), Đo lường điều khiển bằng máy tính, Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội Phạm Ngọc Thắng (2010), Giảm sai số phép đo đại lượng cơ-nhiệt bằng nội suy biến đổi lặp, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Học viện KTQS, Hà nội, 2010 Nguyễn Mạnh Tùng - Nghiên cứu ứng dụng mạng nơron nhân tạo cho toán đo lường - Luận án tiến sĩ kỹ thuật_Đại học Bách khoa Hà Nội - 2003 10 Bùi Văn Sáng (1996), “Xây dựng thiết bị đo đa sở phương pháp biến đổi lặp, dùng mẫu kỹ thuật vi xử lý”, Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị KH lần thứ XII, Học viện KTQS, Quyển 2, Hà Nội 11 Lê Trọng Vinh (2007), Giải tích số, Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh 56 12 Baoguo Han, Jinping Ou - Embeded piezoresistive cement based stress/strain sensor - School of civil Engineering, Harbin Institute of Technology - China Science Direct - 2007 13 Bian Tian, Yulong Zhao, Zhuangde Jiang, Ling Zhang, Nansheng Liao, Yuanhao Liu and Chao Meng - Fabrication and Structural Design of Micro Pressure Sensors for Tire Pressure Measurement System - Open Access Sensors ISSN 1424-8220 2009 14 Chien-Yi Chen, Cheng-Chi Tai, Ju-Chu Hshieh, Ching-Chau Su, Jiann-Fuh Chen - Comparision and Analysis of On-Line Partial Discharge Measurement Methods for Gas Insulation Substation - A PCNDT - 2006 15 Chaplygin.Y.A - Sensor and actuator 16 D.G Stewart , J.T.R Watson , A.M Vaidya - A new correlation for the critical mass flux of natural gas mixtures - Flow Measurement and Instrumentation,  2007 Elsevier Science Lmt.- 2000 17 Fluke - Test & Measurement Catalog - USA 1995 18 G C M Meijer - Thermal sensors based on Transistors - Sensors and actuators, Electronic Engineering - 1986 19 Georg Brasseur - Design Rules for Robust Capacitive Sensors - IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol.52, No.4 - 2003 20 Guenther W.Schanz - Sensoren Praxis – Huenthig Verlag 21 London - Measuring process capability - 1997 22 Robert P Benedict - Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements - John Wisley & Sons NewYork - 2001 23 S.M.Sze - Physics of Semiconductor and Devices - John Wisley & Sons NewYork - 1981 57 24 Kawamura, H., and Sasaki, T (1992), 'Spline Interpolation Method', U.S Patent 5140236 25 Sky, M K and Megan, L., 'Cubic Spline Interpolation', http://online.redwoods.cc.ca.us/instruct/darnold/laproj/fall98/skymeg/proj.pdf 26 http://www.codecogs.com/library/maths/approximation/interpolation/akima.php 58