CN104515944A - 一种基于pid反馈的预失真修正方法及led结温温度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PID反馈的预失真方法，所述方法包括分别对采集的功率放大器输出信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行PID反馈修正，使功率放大器输出信号随时间的变化而能保持稳定。此外，在功率放大器输出稳定前提下，将基于磁纳米粒子的非接触式测温的方法应用在大功率LED灯结温温度测量。本发明基于PID反馈的预失真修正方法是对功率放大器的放大倍数进行实时调节，使功率放大器输出信号的正半部分幅值、负半部分幅值、直流分量随着时间的变化而均能保持稳定，为实现长时间的LED结温温度测量提供测量基础。

Description

一种基于PID反馈的预失真修正方法及LED结温温度测量方法

技术领域

本发明属于功率放大器(PA)输出稳定性技术领域，更具体地，涉及一种基于PID反馈的预失真修正方法，从而使PA输出信号放大倍数稳定的方法，更具体的说，涉及一种基于数字PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法。

背景技术

功率放大器输入一个标准正弦信号时，由于功率放大器本身的非线性以及静态工作点不适当就会使输出变为一个非标准正弦信号，产生了非线性失真，使正负半部分不对称。目前针对功率放大器非线性失真问题常用的方法是功率回退方法，预失真修正方法，反馈方法。功率回退方法是最常用的方法，实际上是以牺牲直流功耗来提高功率放大器的线性度。功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的线性度。然而，当功率回退到一定程度，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，在线性度要求较高的场合，完全靠功率回退是不够的。预失真修正技术就是在功率放大器之前对输入信号先做预处理，预处理输出非线性特性与功率放大器放大信号的非线性特性相反的信号，从而改善功率放大器非线性特性。反馈方法是从功率放大器的输出端耦合一部分信号，通过反馈环节对耦合信号进行信号幅值相位的调节，进而再反馈到功率放大器的输出端，从而改善功率放大器的线性度。利用现有的PID控制器进行调节时，短时间内能使功率放大器输出信号较稳定，然而，随着时间推移，功率放大器内部一对晶体管会发热。由于这对晶体管特性参数不同，或者说晶体管特性参数随着温度的变化而不同，导致放大电路的不对称，这种不对称会导致功率放大器的非线性失真和零点漂移。因此，为使功率放大器输出长时间稳定，对现有的PID控制器进行改进是非常必要的。

LED是未来新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。与传统光源相比，LED照明因具备了节能、使用寿命长及反应时间快等主要优点，很快抢占了LCD背光板、交通信号灯、汽车照明、通用照明、景观照明等市场。然而，当LED结温过高时，LED的光衰增大，直接影响LED的寿命，情况严重时会将LED损坏。因此，研究人员亟需解决LED的结温温度准确测量问题。只有准确测量大功率LED的结温温度，研究人员才能找到影响LED的结温温度上升的影响因素，为下一步解决大功率LED的结温温度升高问题提供有力技术支撑。然而，目前在温度测量方面，针对于LED结温温度测量这种在密闭空间内进行温度测量的技术还没有突破，传统的测温方法有管脚测温法、红外成像法等。显然管脚法因为无法把热电偶粘接到密闭的玻璃球泡内的LED灯上而不能准确测量结温温度，红外成像法也无法透过玻璃外壳而准确测量出LED结温温度。因此，使用一种新型的非接触式的测温方法在该领域是非常必要的。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于数字PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法。其目的在于通过实时调节使功率放大器的放大倍数不随时间漂移，改善功率放大器的非线性。此外，本发明在功率放大器输出稳定前提下，将基于磁纳米粒子的非接触式测温的方法应用在大功率LED灯结温温度测量。

按照本发明的一方面，提供了一种基于PID反馈的预失真修正方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对功率放大器输出信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

(2)对功率放大器输出信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

(3)对功率放大器输出信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量；

(4)将上述修正信号输入功率放大器，使功率放大器输出稳定的信号。

进一步的，所述PID控制器为数字PID控制器或模拟PID控制器。

按照本发明的另一面，还提供了一种基于PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法，所述方法包括如下步骤：

(1)数据采集卡输出信号至功率放大器，经功率放大后先后作用在亥姆霍兹线圈与反馈电阻上；

(2)数据采集卡通过采集反馈电阻电压获取亥姆霍兹线圈的激励电流信息，在工控机上进行数字PID反馈式预失真修正；

(3)修正后的信号输入至功率放大器，输出稳定放大倍数的信号来激励亥姆霍兹线圈；

(4)当LED放于检测线圈上方时，位于亥姆霍兹线圈中的磁场检测线圈感应磁场的变化并转化成电信号；

(5)对电信号进行信号处理后分别提取出一次谐波幅值与三次谐波幅值；

(6)根据所述谐波分量反演出LED灯结温温度信息。

进一步的，所述步骤(2)中数字PID反馈式预失真修正包括分别对采集的反馈电阻电压信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行数字PID反馈修正，具体为：

(2.1)对反馈电阻电压信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

(2.2)对反馈电阻电压信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

(2.3)对反馈电阻电压信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。

进一步的，所述步骤(6)具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{3}\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}-\frac{1}{60}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3+\frac{1}{756}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5-\frac{1}{8640}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\\ A_3={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{180}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3-\frac{1}{1512}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5+\frac{1}{14400}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\end{array}\right.$

式中，A1、A3分别为磁纳米粒子磁化强度的一次谐波幅值、三次谐波幅值，N表示单位体积的磁纳米粒子个数，M_s是饱和磁化强度，H₀是激励磁场，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明基于PID反馈的预失真修正方法是对功率放大器的放大倍数进行实时调节，使功率放大器输出信号的正半部分幅值、负半部分幅值、直流分量随着时间的变化而均能保持稳定，为实现长时间的LED结温温度测量提供测量基础；

(2)本发明提供了一种LED结温温度测量方法。不同于传统的LED温度测量方法(如管脚测温法、红外成像法等)，本发明的方法不受密闭空间的影响，可以实现非接触式温度测量。

附图说明

图1为本发明基于PID反馈的预失真方法的工作原理图；

图2为本发明LED结温温度测量方法流程图；

图3为功率放大器输入输出特性曲线图；

图4为本发明实施例中不加调节时反馈电阻直流分量随时间变化曲线；

图5为本发明实施例中不加调节时反馈电阻正半部分幅值随时间变化曲线；

图6为本发明实施例中不加调节时反馈电阻负半部分幅值随时间变化曲线；

图7(a)为本发明实施例中预失真修正方法的原理框图；

图7(b)为本发明实施例中预失真修正方法实现的机理；

图8为加入现有PID修正方法后磁场检测线圈检测到的信号一次谐波幅值随时间变化曲线；

图9为本发明实施例中数字PID反馈式预失真修正方法的工作原理图；

图10本发明实施例中加数字PID反馈式预失真修正后反馈电阻直流分量随时间变化曲线；

图11本发明实施例中加数字PID反馈式预失真修正后反馈电阻正半部分幅值随时间变化曲线；

图12本发明实施例中加数字PID反馈式预失真修正后反馈电阻负半部分幅值随时间变化曲线；

图13本发明实施例中加数字PID反馈式预失真修正后磁场检测线圈检测到的信号一次谐波幅值随时间变化曲线；

图14为本发明实施例中反演的LED结温温度图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了一种基于PID反馈的预失真修正方法，包括如下步骤：

(1)对功率放大器输出信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

(2)对功率放大器输出信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

(3)对功率放大器输出信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量；

(4)将上述修正信号输入功率放大器，使功率放大器输出稳定的信号。

进一步地，所述PID控制器为数字PID控制器或模拟PID控制器。

如图2所示，本发明还提供了一种基于数字PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法，具体步骤为：

(1)数据采集卡输出信号至功率放大器，经功率放大后先后作用在亥姆霍兹线圈与反馈电阻上；

(2)数据采集卡通过采集反馈电阻电压获取亥姆霍兹线圈的激励电流信息，在工控机上进行数字PID反馈式预失真修正；

下面对选择数字PID反馈式预失真修正进行具体说明：

理想情况下，信号经过功率光放大器，其输入输出的关系是线性的，即：f₀(t)＝Kf_i(t)，其中，K为理想情况下功率放大器的增益系数。但在实际中，由于功率放大器的半导体的固有特性，其输入输出是呈非线性特性的，如图3所示。

假设非线性系统输入输出的关系表达式如下：

V_o＝a₀+a₁V_i+a₂V_i ²+a₃V_i ³

如果输入的信号V_i(t)＝Acos(2πf₁t)，则输出表达式为：

$\begin{array}{c}{V}_o=a_0+\frac{a_1{A}^2}{2}+(a_1+\frac{3}{4}{a}_3{A}^2)A\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)+\frac{1}{2}{a}_2{A}^2\cos (2\mathrm{\π}\·{2f}_{1}t)\\ +\frac{1}{4}{a}_3{A}^3\cos (2\mathrm{\π}\·{3f}_{1}t)\end{array}$

由上式可以看出，功率放大器输出不仅含有一次谐波，还包括直流分量、二次谐波分量、三次谐波分量。这种产生其他次谐波分量的现象就是非线性失真。此时，功率放大器的放大倍数和理想状态下的放大倍数不同。当时，即出现直流偏置，如图4所示，此时，功率放大器的静态工作点不在原点位置，正半部分放大的倍数和负半部分放大的倍数可能发生不同。当输入的信号为标准的正弦信号时，会发现输出信号正半部分的幅值和负半部分的幅值不一样大小并且随时间也是不断变化的，如图5、图6所示。

因此，需要补偿一个非线性特性与功率放大器放大信号的非线性特性相反的信号，校正功率放大器的非线性特性。在本发明实例中，采用预失真修正处理方法实现补偿目的。

如图7(a)所示，为本发明实施例中预失真修正方法的原理框图。预失真修正技术的基本原理就是在功率放大器(PA)之前对输入信号先做预处理，预处理输出非线性特性与功率放大器放大信号的非线性特性相反的信号从而使功率放大器达到线性化的目的。放大倍数K_i经过预失真修正处理后产生一个失真放大倍数K_d，最后经过功率放大器输出K_o。这样处理之后可以调节功率放大器的输出放大倍数使之达到稳定的目的，如图7(b)所示。以下通过数学表达式来说明预失真修正技术的原理：

设功率放大器输入输出放大倍数为G(·)，预失真修正器对应放大倍数为F(·)，则功放输出放大倍数可以表示为：

K_o(t)＝G(F(t))＝GοF(t)＝L(t)

上式中，GοF＝L，表示为G(·)与F(·)的复合函数。

如果功率放大器输出放大倍数达到稳定，那么要求：

K_o(t)＝K

上式中K为理想的幅度放大倍数，与时间无关。

运用现有PID反馈调节时，功率放大器输出信号很难达到长时间稳定，如图8所示。可以看出，虽然输出信号的幅值变化很小，但是随着时间仍然呈上升趋势的。

在本发明实例中，为了达到预失真修正效果，采取了数字PID反馈式预失真修正方法，具体方程式为：

$u\left(k\right)=K_{p}e\left(k\right)+K_i\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}e\left(j\right)+K_d[e\left(k\right)-e(k-1)]$

式中，u(k)为第k个采样时刻的控制量，e(k)为第k个采样时刻系统的偏差量，K_p为比例放大系数，K_i为积分放大系数，K_d为微分放大系数。

本发明实例的数字PID反馈式预失真修正包括分别对采集的反馈电阻电压信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行数字PID反馈修正，具体实施步骤如图9所示：

①对反馈电阻信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

②对反馈电阻信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

③对反馈电阻信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。

(3)修正后的信号输入至功率放大器，输出稳定放大倍数的信号来激励亥姆霍兹线圈；

如图10、图11、图12所示，反馈电阻的直流分量、正半部分幅值、负半部分幅值随时间变化而均能保持稳定，也间接说明了功率放大器输出信号的稳定性。

(4)当LED放于检测线圈上方时，位于亥姆霍兹线圈中的磁场检测线圈感应磁场的变化并转化成电信号；

下面对感应到的电信号进行具体说明：

根据法拉第电磁感应，对于绕线匝数为n₁的检测线圈在交变磁场中产生的电感电压V₁可表示为：式中Φ为通过检测线圈的磁通量，μ₀为空间磁导率，S为检测线圈的有效截面积，B’为磁感应强度。

对于内径为D_i1、外径为D_O1的检测线圈来说，有效截面积S可表示为 $S=\frac{\mathrm{\π}}{4}\·\frac{1}{D_{O1}-D_{i1}}\·{\∫}_{D_i}^{D_0}{x}^2\mathrm{dx}=\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O1}}^3-{D_{i1}}^3}{D_{O1}-D_{i1}}.$

当LED放于检测线圈上方(LED表面已经涂抹一层磁纳米样品)时，检测线圈检测到的磁感应强度B’可表示为B'＝B₀+μ₀M。式中，B₀表示激励磁场，M表示磁纳米粒子磁化强度。因此，检测线圈产生的电感电压V₁为当检测线圈采用差分线圈对时，另一个绕线匝数为n₂、内径为D_i2、外径为D_O2的检测线圈产生的电感电压V₂为因此，差分线圈对的输出电感电压可表示为：

$\begin{array}{c}V=V_1-V_2=({-n}_1\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O1}}^3-{D_{i1}}^3}{D_{O1}-D_{i1}}+n_2\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O2}}^3-{D_{i2}}^3}{d_{O2}-D_{i2}})\frac{{\mathrm{dB}}_0}{\mathrm{dt}}\\ -{\mathrm{\μ}}_0\·(n_1\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O1}}^3-{D_{i1}}^3}{D_{O1}-D_{i1}}+n_2\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O2}}^3-{D_{i2}}^3}{d_{O2}-D_{i2}})\frac{\mathrm{dM}}{\mathrm{dt}}\\ =U_1+U_2\end{array}$

式中，U1表示检测线圈因激励磁场而产生的电感电压，U2表示检测线圈因磁纳米粒子而产生的电感电压。通过硬件补偿、软件补偿的方法消除因激励磁场而产生的电感电压之后，就只剩下了因磁纳米粒子而产生的电感电压，大小为：

$\begin{array}{c}{U}_2=-{\mathrm{\μ}}_0\·(n_1\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O1}}^3-{D_{i1}}^3}{D_{O1}-D_{i1}}+n_2\frac{\mathrm{\π}}{12}\·\frac{{D_{O2}}^3-{D_{i2}}^3}{d_{O2}-D_{i2}})\frac{\mathrm{dM}}{\mathrm{dt}}\end{array}$

(5)对电信号进行信号处理后分别提取出一次谐波幅值与三次谐波幅值；

根据数字相敏检波方法，分别提取出上述电感电压中的一次谐波、三次谐波幅值大小。如图13所示，该电信号随时间是稳定的，因此，能反应出亥姆霍兹线圈的激励电流稳定性，进而反应出功率放大器的输出信号稳定性。

(6)根据所述谐波分量反演出LED灯结温温度信息。

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{3}\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}-\frac{1}{60}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3+\frac{1}{756}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5-\frac{1}{8640}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\\ A_3={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{180}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3-\frac{1}{1512}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5+\frac{1}{14400}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\end{array}\right.$

式中，A1、A3分别为磁纳米粒子磁化强度的一次谐波幅值、三次谐波幅值，N表示单位体积的磁纳米粒子个数，M_s是饱和磁化强度，H₀是激励磁场，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。

仿真实验：

为测量出LED结温温度，现采用Ferrotec公司生产的主要成分为Fe₃O₄的磁纳米粒子固体样品。实验产生的交流激励磁场的幅值为15Gauss，频率为375Hz。在进行大功率LED灯测温实验之前，需要将磁纳米粒子均匀涂抹在LED灯表面。在实验过程中，使用数字PID反馈式预失真修正先使激励磁场稳定不随时间变化，然后将LED灯放在检测线圈上方。打开LED灯驱动电源，对LED灯进行供电。当LED灯表面温度达到动态平衡之后，关闭驱动电源，此时，LED灯温度降低直至室温，实验结束，进行数据处理。

将检测到的一次谐波幅值与三次谐波幅值进行温度反演，得到图14所示的LED灯结温温度曲线。如图13所示，保持环境温度不变的情况下，LED在上电之前结温温度等于环境温度(298.15K)。当驱动电源开始供电使LED点亮时，LED结温层迅速升温。随着LED工作时间的增加，热量逐渐扩散到空气中，使LED结温层温度上升速度变慢。随着工作时间的继续增加，最终LED产热的速度和散热的速度达到动态平衡，使结温层温度保持不变。当去除驱动电源之后，LED将不会再产生热量，而散热依然是存在的，因此此时的LED结温温度迅速降低。随着时间的推移，LED结温温度和环境温度差值越来越小，散热的速度也越来越慢，温度降低的速度也因此变得缓慢。随着时间继续增加，LED结温温度最终降低到298.15K，即达到环境的温度。由图14可以看出，LED温度反演曲线平滑，且随着时间推移，反演温度回到起始点。由此说明长时间运行后检测线圈检测的信号仍然保持稳定，也间接说明了本发明方法能够实现长时间功率放大器输出稳定性要求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于PID反馈的预失真修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对功率放大器输出信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

(2)对功率放大器输出信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

(3)对功率放大器输出信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。

(4)将上述修正信号输入功率放大器，使功率放大器输出稳定的信号。

2.如权利要求1所述的基于PID反馈的预失真修正方法，其特征在于，所述PID控制器为数字PID控制器或模拟PID控制器。

3.一种基于PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)数据采集卡输出信号至功率放大器，经功率放大后先后作用在亥姆霍兹线圈与反馈电阻上；

(2)数据采集卡通过采集反馈电阻电压获取亥姆霍兹线圈的激励电流信息，在工控机上进行数字PID反馈式预失真修正；

(3)修正后的信号输入至功率放大器，输出稳定放大倍数的信号来激励亥姆霍兹线圈；

(4)当LED放于检测线圈上方时，位于亥姆霍兹线圈中的磁场检测线圈感应磁场的变化并转化成电信号；

(5)对电信号进行信号处理后分别提取出一次谐波幅值和三次谐波幅值；

(6)根据所述谐波幅值反演出LED灯结温温度信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中数字PID反馈式预失真修正，包括分别对采集的反馈电阻电压信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行数字PID反馈修正，具体为：

(2.1)对反馈电阻电压信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加后得到修正信号的正半部分幅值；

(2.2)对反馈电阻电压信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加后得到修正信号的负半部分幅值；

(2.3)对反馈电阻电压信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)根据下式反演出LED灯结温温度信息：

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{3}\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}-\frac{1}{60}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3+\frac{1}{756}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5-\frac{1}{8640}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\\ A_3={\mathrm{NM}}_s(\frac{1}{180}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^3-\frac{1}{1512}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^5+\frac{1}{14400}{\left(\frac{M_s{H}_0}{\mathrm{KT}}\right)}^7)\end{array}\right.$

式中，A1、A3分别为磁纳米粒子磁化强度的一次谐波幅值、三次谐波幅值，N表示单位体积的磁纳米粒子个数，M_s是饱和磁化强度，H₀是激励磁场，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。