本文關鍵詞：負荷傳感器溫度補償系統(tǒng)研究

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【摘要】：負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,主要應用于各種測量力值的場合。在實際工作中由于負荷傳感器的工作環(huán)境溫度變化較大,導致其輸出容易發(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雜,效率低,補償精度不高。因此,為了提高負荷傳感器的測量準確性,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值擬合的負荷傳感器溫度補償方法,論文的主要研究內容如下:(1)分析了負荷傳感器各組成部分的溫度影響,根據國內外傳感器溫度補償的研究現狀,進行系統(tǒng)方案設計及系統(tǒng)平臺的搭建。在負荷傳感器的電阻應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,選用靜重式力標準機為系統(tǒng)提供標準力值,高低溫試驗箱模擬自然環(huán)境的溫度,設計和研制了多通道高精度儀表用于數據采集。(2)編寫溫度補償軟件系統(tǒng),軟件系統(tǒng)實時采集溫度和負荷傳感器的輸出,由此建立載荷、溫度和輸出的多元變量數據庫。軟件系統(tǒng)自動調用數據庫中的數據,根據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,得到補償后負荷傳感器的輸出值并在計算機上實時顯示,從而實現對負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,進行負荷傳感器溫度特性實驗。實驗結果表明,負荷傳感器的輸出是與載荷和溫度大小有關的多元曲線,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荷傳感器進行有效的溫度補償。(4)將所研究的負荷傳感器溫度補償方法進行實際應用,根據應用后得到的結果對軟硬件系統(tǒng)進行改進。經過實驗驗證,在環(huán)境溫度從-10℃~40℃變化時,最終將負荷傳感器的示值誤差范圍補償至±0.019%以內,額定輸出溫度影響補償至±0.008%FS/10℃以內,對國內各行各業(yè)中數以百萬計的負荷傳感器的應用十分有利,具有良好的應用前景和推廣價值。
【關鍵詞】：應變式 負荷傳感器 數值擬合 曲線 溫度補償
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 負荷傳感器的基本特性15-17
• 1.3 國內外研究狀況17-20
• 1.3.1 國外研究現狀17-18
• 1.3.2 國內研究現狀18-19
• 1.3.3 國內外傳感器生產廠家的溫度補償19-20
• 1.4 課題研究的目的及意義20-21
• 1.5 論文結構及主要研究內容21
• 1.6 本章小結21-22
• 2 負荷傳感器各組成部分及其溫度影響22-28
• 2.1 負荷傳感器溫度影響機理22-23
• 2.2 電阻應變片23-25
• 2.2.1 組成23-24
• 2.2.2 應變片溫度特性24-25
• 2.3 彈性體的溫度特性25
• 2.4 轉換電橋的溫度特性25-26
• 2.5 溫度影響分類26-27
• 2.6 本章總結27-28
• 3 系統(tǒng)的總體設計28-47
• 3.1 典型的測量系統(tǒng)28-29
• 3.2 溫度補償系統(tǒng)整體設計29-30
• 3.3 溫度補償基本原理30-31
• 3.4 靜重式力標準機31-34
• 3.4.1 力標準機現狀31-33
• 3.4.2 靜重式力標準機的基本原理33-34
• 3.5 高低溫試驗箱34-35
• 3.6 多通道高精度儀表設計35-42
• 3.6.1 儀表簡介35-37
• 3.6.2 整體結構框圖37-38
• 3.6.3 硬件電路設計圖38-41
• 3.6.4 通道接口連接41-42
• 3.6.5 生產工藝42
• 3.7 軟件總體設計42-46
• 3.7.1 最小二乘法的原理42-44
• 3.7.2 最小二乘數據擬合44-45
• 3.7.3 溫度補償系統(tǒng)數學建模45-46
• 3.8 本章總結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54-55
• 5 實驗及應用55-76
• 5.1 溫度特性實驗及結果分析55-71
• 5.1.1 實驗方案設計55-56
• 5.1.2 實驗測試56-59
• 5.1.3 溫度校準方程59-60
• 5.1.4 標定載荷點擬合60-65
• 5.1.5 標定點擬合溫度修正值與施加力值65-69
• 5.1.6 力校準方程69-71
• 5.2 實際應用71-75
• 5.3 本章小結75-76
• 6 總結與展望76-78
• 6.1 總結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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