总误差可用实验数据与理论数据在所有温度下的差值来表示。通过计算比较,最终确定式(3.2)为曲线方程。比较结果见表3.1。表3.1不同近似方程之间的比较
临时雇员。[℃]
误差[V]
Vr=a0/(r2+a1)
Vr=a0/(r+a1)2
13
0.09 0.082
13.7
0.09 0.084
14.1
0.089 0.068
15
0.089 0.077
16.3
0.203 0.14
17.0 0.156
0.171
19.1
0.26 0.089
20.6
0.173 0.096
21.7
0.185 0.075
23.4
0.352 0.302
25.9 0.207 0.668
26.5 0.286
0.312
28
0.203 0.198
28.7
0.222 0.205
29.6
0.248 0.094
黄色表示较小的值
同时得到a1的最优值。发现a1的值是恒定的,并且取决于传感器,不同的传感器有不同的值。具体数值见本章后面的表3.2。此外,a0与温度(T)有近似的线性关系(图3.10),我们最终得到了表示为a0=a5T+a6的线性方程,其中a5和a6为常数。
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图3.10各传感器处a0与环境温度的关系
3.2方向性的测量和近似
3.2.1方向性
热电堆传感器具有方向性,即在某些区域对人体位置的检测是有效的,有效区域主要通过测量来实现。我们
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分别保持身体与传感器处于不同角度等距站立,测量方法与3.1.1节距离实验类似,如图3.11所示。同时,我们分别做了同样的实验,将传感器放在桌上,分别测量距离=(1m,2m)。结果如图3.11所示。从这张图中我们可以看出,它们之间几乎有相似的输出曲线形状,有效面积可以从-50度测量到50度。
图3.11传感器方向性测量
3.2.2近似
曲线方程可以用近似法求得,其求法与距离相同,故不作详细说明。图3.12分别显示了1m和2m处测量的对比结果,它们的近似方程非常接近,因此,最终得到的方程近似表示为:
Vθ(θ)=a2(1−a3θ2+a4θ4)(3.3),其中Vθ表示电压输出,a2、a3、a4的值是恒定的,取决于传感器。
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图3.12不同角度下的实验与计算比较另外,另一个传感器的测量结果与我们列出的传感器几乎相同。综合起来,由它们之间的关系式可以近似地建立一个一般方程,即:
(3.4)每个传感器对应的方程相同,但参数不同。表3.2列出了所有具体值。表3.2两个传感器的近似参数值
参数传感器
a1号
a2
a3
a4
a5
a6号
传感器1
0.62
1
1.20
0.12
-0.90
31.65
传感器2
0.64
1
1.45
0.44
-0.93
31.87
3.3传感器影响因素实验
在测量过程中,我们发现传感器受到一些因素的影响,如穿着不同的衣服,身体的旋转,不同的人,不同高度的传感器。我们专门对这些因素做了一些实验,看看它们能产生什么样的影响。所有的实验都是在2)1/(]44231)[65(),(araatatrv∮中测量的
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条件,例如,在相同的环境温度下,人站在同一位置,保持相同的情况,等等。实验装置如图3.11所示。
3.3.1衣服
我们分别在人穿T恤和夹克时做了一些实验,如图3.13所示。我们只用两个传感器中的一个,放在桌子上,人站在传感器前面,然后从0.2m到2m每隔0.2m测量一次,每个实验测量5次,图3.13显示了输出电压的平均值。结果表明,人体穿夹克时的输出电压值小于穿T恤时的输出电压值。这一结论也验证了上述Stefan-Boltzmann定律,即热辐射越小,输出电压越小。磨损越大,热辐射降低,输出电压越小。
图3.13不同服装的比较
3.3.2本体旋转
但在这个实验中,人体传感器的测量角度不同。我们分别在三个距离(1m、1.5m、2m)每隔30°进行测量。图3.14显示了它们之间的关系,我们可以
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了解到人体面对传感器时的输出与人体返回传感器时的输出几乎是对称的,同时输出电压值取决于人体的面积,说明人体面积与传感器的面积成正比 |