感測元件用來將相關的物理量轉換成電信號。例如，惠斯通電橋可用來將壓力轉換成電輸出。許多感測元件本質上是非線性的。換句話講，它們的輸出與其正在測定的物理量不呈線性比例關系。由于相關物理量發生變化，輸出呈非線性變化。

傳感器信號調節器用來校正感測元件輸出的非線性特性。在這篇文章中，我們研究了兩種廣泛用于校正感測元件非線性的方法：1）查找表（LUT）或內插法； 2）多項式或曲線擬合。文中對這兩種方法做出了對比，并討論了兩種方法之間的折衷。

感測元件和傳感器信號調節器

傳感器或變送器包括感測元件和信號調節器。惠斯通電橋或熱線風速計等感測元件用于將諸如壓力或空氣質量流量的物理壓力分別轉換成電信號。而傳感器信號調節器用于處理感測元件輸出的非理想特性，并將信號發送到控制器。圖1所示為該生態系統的總體框圖。

圖1：顯示相關物理量（x）、感測元件輸出（y）和經過調節的傳感器輸出（z）的傳感器方框圖。

圖1中顯示所測的物理量為x，感測元件的輸出為y，而處理后的傳感器信號調節器輸出為z。傳感器信號調節器用于處理感測元件輸出的非線性、溫度變化和動態響應等非理想特性。本文中討論如何對感測元件輸出的非線性進行處理。

感測元件非線性

盡管感測元件的非線性具有不同形式，但在本文中我們將討論一種特定的非線性形式，即二階非線性，以便于我們理解如何使用傳感器信號調節器將輸出線性化。注意，這些概念可推廣到任意非線性。

如果某個感測元件的輸入和輸出具有如等式1所示的數學關系，則可以認為該感測元件具有二階非線性：

式中：

a = 感測元件偏移，其定義為所測物理量為其最小值時感測元件的輸出

b = 感測元件跨度，其定義為測定最大和最小物理量時的感測元件輸出之差

c = 感測元件二階非線性

x = 所測物理量

y = 感測元件的輸出，是x的函數

例如，考慮具有以下示例參數的非線性感測元件：

? x是介于0和1之間的值。即，物理量已歸一化，因此無單位

? a= 0

? b = 1

? c= 10%的滿刻度（FS），式中FS = b；換言之，感測元件具有10%的非線性。

在這種情況下，感測元件輸出與輸入的函數關系式如等式2所示。

圖2顯示了歸一化的輸入x從0變到1時的等式2曲線圖。從圖2的曲線圖可以推斷，x = 0.5時，感測元件的輸出為0.6。若感測元件的輸出完全呈線性，那么輸出將是0.5。也就是說，感測元件在中點具有10%的FS偏差。這是具有二階非線性的感測元件在輸出上出現的凸起。

圖2：非線性感測元件的輸出。請注意輸出線的凸起現象。