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精密测试技术课程讲义(5章数据处理方法)

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上两式中,只要n取得足够大,即可获得良好的精度。

(二)线性插值的计算机实现法

下面以点斜式直线方程(13-23)为例,讲一下用计算机实现线性插值的方法。

第一步,用实验法测出传感器的变化曲线y=f(x)。为慎重起见,要反复多测几次,以便求出一个比较精确的输入/输出曲线。 第二步,将上述曲线进行分段,选取各插值基点。为了使基点的选取更合理,可根据不同的曲线采用不同的方法分段。主要有两种方法:

1.等距分段法 2.非等距离分段法

这种方法的特点是函数基点的分段不是等距的,而是根据函数曲线形状的变化率的大小来修正插值间的距离。曲率变化大的,插值距离取小一点。也可以使常用刻度范围插值距离小一点,而使非常用刻度区域的插值距离大一点,但非等值插值点的选取比较麻烦。 第三步,确定并计算出各插值点xi、yi值及两相邻插值点间的拟合直线的斜率ki,并放在存储器中。 第四步,计算x-xi。

第五步,找出x所在的区间(xi,xi+1),并取出该段的斜率ki。 第六步,计算ki(x-xi)。

第七步,计算结果y=yi+ki(x-xi)。

根据上述步骤可知,用计算机实现线性插值法的程序流程图,如

图13-12所示。

二.二次抛物线插值法

在线性插值法中,如果传感器的输入输出特性曲线很弯,因而使两插值点间的曲线也将很弯,此时,如果采用线性插值法必将带来很大的误差,如图13-15所示。

图13-15中,若x在(xi,xi+1)之间如果仍采用线性插值法将产生△y误差,当△y大于所允许的误差时,这种方法显然是不可行的。靠增加插值点的数量虽然可以减少误差,但往往由于插值点太多而占用很多的内存单元,从而使计算机工作速度减慢。为了解决这个问题,

可采用一种所谓二次抛物线插值法来代替线性插值法。

抛物线插值法的原理是通过函数线上的3个点A(x0,y0),B(x1,y1),C(x2,y2)作一抛物线,用此抛物线代替曲线,如图13-16中虚

线

抛物线为一元二次方程,其一般形式为 y=k0+k1x+k2x2

式中, k0、k1、k2 为待定系数,可由曲线y=f(x)的三个点A、B、C的三元一次方程组求解,这就需要解方程组,因而使计算比较复杂。可以用另外一种形式

y=m0+m1(x-x0)+m2(x-x0)(x-x1) (13-25) 其中m0、m1、m2根据A、B、C三点的值可以很容易求出来。当x=x0时,y=y0,代入式(13-25)可得m0=y0.又根据x=x1时,y=y1可得m1=(y1-y0)/(x1-x0)。把m0和m1的值代入式(13-25)则

y=y0+(y1-y0)(X-X0)/(X1-X0)+m2(X-X0)(X-X1) 再把X=X2,y=y2代入上式,并移项可得

m2=[(y2-y0)/(X2-X0)-(y1-y0)/(X1-X0)]/(X2-X1)

由此可知,利用三个已知点A、B、C的数值求出系数m0、m1、m2

后,并存放在相应的内存单元,然后根据某点的x值,代入式(13-25),即可求出被测值y。

最近几次课的要求:

(1) 掌握传感器工作原理(自己能描述)、应用及测量电路(讲

过的)

(2) 滤波器分类及主要指标; (3) 幅度调制及同步解调原理; (4) 简单数字滤波;

考试要求: (1) 方式:闭卷;

(2) 时间:研究生院统一定。

(3) 考试内容:上课讲的内容为主,平时的思考题及提出的要求。 成

90

10

(4)

精密测试技术课程讲义(5章数据处理方法)

上两式中,只要n取得足够大,即可获得良好的精度。(二)线性插值的计算机实现法下面以点斜式直线方程(13-23)为例,讲一下用计算机实现线性插值的方法。第一步,用实验法测出传感器的变化曲线y=f(x)。为慎重起见,要反复多测几次,以便求出一个比较精确的输入/输出曲线。第二步,将上述曲线进行分段,选取各插值基点。
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