是否遇到过LM35温度传感器测量结果与实际值存在偏差的困扰？精度不足可能影响系统性能。掌握正确的校准方法是提升LM35测温可靠性的关键。
理解LM35的误差来源与校准基础
LM35作为常用的模拟输出温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系。然而，多种因素可能导致测量偏差。
常见的误差来源包括：
* 传感器自身偏差：制造工艺带来的固有误差。
* 供电电压波动：LM35的输出电压比例于电源电压。
* 导线电阻与噪声：长导线引入的压降和环境干扰。
* 参考电压误差：模数转换器（ADC）参考电压的精度影响。
校准的核心在于识别并补偿这些系统误差，建立传感器输出与实际温度的准确映射关系。
关键步骤一：硬件环境优化与基础校准
良好的硬件环境是精确校准的前提。此步骤聚焦于减少外部干扰。
* 确保稳定纯净的电源：使用线性稳压器为LM35和ADC供电，并添加适当的去耦电容，能有效抑制电源噪声。
* 缩短信号路径：尽量减小传感器输出端到ADC输入端的距离，使用屏蔽线或双绞线降低干扰。
* 验证参考电压：使用高精度万用表测量ADC的参考电压（Vref），确认其准确性（来源：IEEE仪器与测量协会基础指南）。
* 零点基础检查：将LM35置于冰水混合物（约0°C）中，测量其输出电压，理想值应接近0V。记录实际测量值作为零点偏移参考。
关键步骤二：单点或多点温度补偿校准
在优化硬件后，通过设定已知温度点进行校准，补偿传感器和系统的固有偏差。
* 选择校准点：
* 单点校准：通常在室温（如25°C）或应用最关心的温度点进行。适用于精度要求不极高或温度范围较窄的场景。
* 两点校准：在0°C（冰点）和一个高温点（如50°C或100°C）进行。能更好地补偿线性误差。
* 多点校准：在更宽温度范围内选择多个点（如0°C, 25°C, 50°C, 75°C）。可获得最高精度，尤其适用于宽温域应用。
* 获取标准温度源：使用高精度温度计或经过校准的温度源作为温度参考。恒温槽或精密恒温块效果更佳。
* 记录数据：在每个校准点稳定后，同时记录标准温度值（T_actual）和ADC读取到的原始数值（ADC_raw）。
* 计算补偿参数：
* 偏移量补偿：单点校准主要计算零点偏移量（Offset）。
* 斜率补偿：两点校准计算增益误差（斜率Slope）。
* 曲线拟合：多点校准通常采用线性回归或多项式拟合（如二阶）建立ADC_raw与T_actual的数学关系。
关键步骤三：软件算法实现与验证
将校准参数嵌入微控制器软件，对实时采集的原始数据进行修正。
* 实现补偿算法：
* 单点补偿：T_corrected = (ADC_raw * Conversion_Factor) + Offset
* 两点补偿：T_corrected = Slope * (ADC_raw * Conversion_Factor) + Offset
* 多点补偿：应用拟合得到的公式，例如线性公式 T = a * ADC_raw + b 或多项式公式 T = a * ADC_raw² + b * ADC_raw + c。
* 优化转换因子：Conversion_Factor 通常为 Vref / (ADC_Resolution * 10mV/°C)。确保Vref和ADC分辨率设置正确。
* 温度验证：将校准后的系统置于新的、未用于校准的已知温度点进行测试，比较测量值与实际值，评估校准效果。根据偏差情况可能需微调参数或增加校准点。
* 定期复检：温度传感器性能可能随时间或环境变化产生微小漂移，建议根据应用重要性进行周期性校准检查。
总结：精准测温始于有效校准
提升LM35温度测量精度并非难事，关键在于系统性地执行校准流程。通过硬件环境优化减少干扰，利用单点/多点补偿校准修正系统误差，并在软件中精准实现补偿算法，这三个关键步骤能显著改善测温结果的可靠性。理解原理并严格操作，让LM35发挥最佳性能。
