外温传感器检测原理及滤波策略介绍
2023-11-03 09:19:38
晨欣小编
外温传感器是用于检测周边环境的温度传感器，广泛应用于气象学、工程控制以及家电等领域。本文将详细介绍外温传感器的工作原理以及常用的滤波策略。
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一、外温传感器的工作原理
1. 热敏传感器原理
外温传感器常采用热敏电阻器作为温度敏感元件。热敏电阻器是一种根据温度变化而变化电阻值的传感器。常用的热敏电阻器包括铂电阻、电子式热敏电阻等。
2. 电桥测温原理
外温传感器中常采用电桥测温原理进行温度检测。电桥是由四个电阻组成的电路。当电桥两个相对电阻相等时，电桥平衡，输出电压为零。而当一个电阻发生变化时，电桥失衡，输出电压不为零。通过测量输出电压的变化，可以得到温度的信息。
二、外温传感器滤波策略介绍
1. 均值滤波
均值滤波是常用的滤波策略之一，它通过取温度值的平均值来减小噪声的影响。具体实施过程中，可以选择不同长度的滑动窗口，将窗口内的温度值求平均，作为当前时刻的温度值。
举例说明：假设窗口长度为5，当前窗口内的温度值分别为25℃、26℃、27℃、26.5℃、25.5℃，则通过均值滤波得到当前时刻的温度值为26℃。
2. 中位值滤波
中位值滤波是一种有效减小异常值干扰的滤波策略。它通过取温度值的中位数来达到滤波的效果。中位值滤波对突发的异常温度值具有较好的抑制效果。
举例说明：假设窗口长度为5，当前窗口内的温度值分别为25℃、26℃、31℃、27℃、25℃，则通过中位值滤波得到当前时刻的温度值为26℃。
3. 卡尔曼滤波
卡尔曼滤波是一种利用状态估计的滤波策略，它可以通过对当前和历史温度信息进行加权处理，得到对当前温度的最优估计。
举例说明：假设当前时刻的温度值为28℃，历史温度信息包括过去五个时刻的温度值，分别为25℃、26℃、27℃、26.5℃、25.5℃。通过卡尔曼滤波，可以得到对当前温度的最优估计值为28.2℃。
4. 组合滤波
组合滤波是多种滤波策略的综合应用，能够综合各个策略的优点，提高滤波效果。常见的组合滤波方法有卡尔曼滤波与中位值滤波的组合。
举例说明：通过同时应用卡尔曼滤波和中位值滤波，可以在保留原始数据趋势特征的同时，有效减小噪声的影响。
综上所述，外温传感器是一种用于检测周边环境温度的重要传感器。通过热敏电阻和电桥测温原理，可以实现对温度的准确检测。为了减小噪声的干扰，常采用均值滤波、中位值滤波、卡尔曼滤波和组合滤波等策略。这些滤波策略的应用能够提高温度测量的准确性和稳定性，使外温传感器在各个领域发挥更好的作用。
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