本文關(guān)鍵詞：負(fù)荷傳感器溫度補償系統(tǒng)研究

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【摘要】：負(fù)荷傳感器是精確測量受力的裝置,分為測力傳感器和稱重傳感器,主要應(yīng)用于各種測量力值的場合。在實際工作中由于負(fù)荷傳感器的工作環(huán)境溫度變化較大,導(dǎo)致其輸出容易發(fā)生漂移,將會帶來很大的測量誤差。傳統(tǒng)的硬件補償方法較復(fù)雜,效率低,補償精度不高。因此,為了提高負(fù)荷傳感器的測量準(zhǔn)確性,需要更加簡單、高效和高精度的溫度補償方法。本文采用的是一種基于數(shù)值擬合的負(fù)荷傳感器溫度補償方法,論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)分析了負(fù)荷傳感器各組成部分的溫度影響,根據(jù)國內(nèi)外傳感器溫度補償?shù)难芯楷F(xiàn)狀,進行系統(tǒng)方案設(shè)計及系統(tǒng)平臺的搭建。在負(fù)荷傳感器的電阻應(yīng)變片附近的彈性元件上粘貼PT1000鉑電阻溫度傳感器,用于實時采集彈性元件的溫度,選用靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)力值,高低溫試驗箱模擬自然環(huán)境的溫度,設(shè)計和研制了多通道高精度儀表用于數(shù)據(jù)采集。(2)編寫溫度補償軟件系統(tǒng),軟件系統(tǒng)實時采集溫度和負(fù)荷傳感器的輸出,由此建立載荷、溫度和輸出的多元變量數(shù)據(jù)庫。軟件系統(tǒng)自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),根據(jù)所編寫的算法擬合溫度補償修正的多次多項式方程,由軟件系統(tǒng)進行快速和精確的計算,得到補償后負(fù)荷傳感器的輸出值并在計算機上實時顯示,從而實現(xiàn)對負(fù)荷傳感器的實時動態(tài)、高精度溫度補償。(3)利用所搭建的軟硬件系統(tǒng)平臺,進行負(fù)荷傳感器溫度特性實驗。實驗結(jié)果表明,負(fù)荷傳感器的輸出是與載荷和溫度大小有關(guān)的多元曲線,即包含溫度不變時的“載荷—輸出”曲線和載荷不變時的“溫度—輸出”曲線。分別采用擬合這兩條曲線的方法均能對負(fù)荷傳感器進行有效的溫度補償。(4)將所研究的負(fù)荷傳感器溫度補償方法進行實際應(yīng)用,根據(jù)應(yīng)用后得到的結(jié)果對軟硬件系統(tǒng)進行改進。經(jīng)過實驗驗證,在環(huán)境溫度從-10℃~40℃變化時,最終將負(fù)荷傳感器的示值誤差范圍補償至±0.019%以內(nèi),額定輸出溫度影響補償至±0.008%FS/10℃以內(nèi),對國內(nèi)各行各業(yè)中數(shù)以百萬計的負(fù)荷傳感器的應(yīng)用十分有利,具有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)變式 負(fù)荷傳感器 數(shù)值擬合 曲線 溫度補償
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-22
• 1.1 課題研究背景15
• 1.2 負(fù)荷傳感器的基本特性15-17
• 1.3 國內(nèi)外研究狀況17-20
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 國內(nèi)外傳感器生產(chǎn)廠家的溫度補償19-20
• 1.4 課題研究的目的及意義20-21
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)及主要研究內(nèi)容21
• 1.6 本章小結(jié)21-22
• 2 負(fù)荷傳感器各組成部分及其溫度影響22-28
• 2.1 負(fù)荷傳感器溫度影響機理22-23
• 2.2 電阻應(yīng)變片23-25
• 2.2.1 組成23-24
• 2.2.2 應(yīng)變片溫度特性24-25
• 2.3 彈性體的溫度特性25
• 2.4 轉(zhuǎn)換電橋的溫度特性25-26
• 2.5 溫度影響分類26-27
• 2.6 本章總結(jié)27-28
• 3 系統(tǒng)的總體設(shè)計28-47
• 3.1 典型的測量系統(tǒng)28-29
• 3.2 溫度補償系統(tǒng)整體設(shè)計29-30
• 3.3 溫度補償基本原理30-31
• 3.4 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機31-34
• 3.4.1 力標(biāo)準(zhǔn)機現(xiàn)狀31-33
• 3.4.2 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機的基本原理33-34
• 3.5 高低溫試驗箱34-35
• 3.6 多通道高精度儀表設(shè)計35-42
• 3.6.1 儀表簡介35-37
• 3.6.2 整體結(jié)構(gòu)框圖37-38
• 3.6.3 硬件電路設(shè)計圖38-41
• 3.6.4 通道接口連接41-42
• 3.6.5 生產(chǎn)工藝42
• 3.7 軟件總體設(shè)計42-46
• 3.7.1 最小二乘法的原理42-44
• 3.7.2 最小二乘數(shù)據(jù)擬合44-45
• 3.7.3 溫度補償系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模45-46
• 3.8 本章總結(jié)46-47
• 4 系統(tǒng)軟件開發(fā)47-55
• 4.1 Visual Basic編程語言47
• 4.2 VB應(yīng)用程序開發(fā)47-48
• 4.3 溫度補償軟件系統(tǒng)48-54
• 4.3.1 軟件流程圖48-50
• 4.3.2 軟件界面及功能50-54
• 4.4 本章總結(jié)54-55
• 5 實驗及應(yīng)用55-76
• 5.1 溫度特性實驗及結(jié)果分析55-71
• 5.1.1 實驗方案設(shè)計55-56
• 5.1.2 實驗測試56-59
• 5.1.3 溫度校準(zhǔn)方程59-60
• 5.1.4 標(biāo)定載荷點擬合60-65
• 5.1.5 標(biāo)定點擬合溫度修正值與施加力值65-69
• 5.1.6 力校準(zhǔn)方程69-71
• 5.2 實際應(yīng)用71-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 6 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄A 多通道高精度儀表電路板PCB圖和實物圖82-84
• 附錄B 負(fù)荷傳感器溫度補償系統(tǒng)實驗圖84-85
• 附錄C 最小二乘多項式擬合軟件算法代碼85-89
• 作者簡介89

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本文編號：753864