專利名稱：一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法
一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法。
背景技術(shù)：
電阻應(yīng)變式負荷傳感器，其原理是把電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，然后組成電橋，將載荷值轉(zhuǎn)換成電信號。電阻應(yīng)變片對溫度變化十分敏感。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，因電阻應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)與彈性體的線膨脹系數(shù)不同，且電阻應(yīng)變片敏感柵的電阻值隨溫度的變化而變化，所以測得應(yīng)變將受溫度變化的影響，不能反映彈性體的實際應(yīng)變，因此在測量中必須設(shè)法消除溫度變化的影響。而現(xiàn)在負荷傳感器的溫度補償一般采用線路補償法和溫度自補償法，但這兩種方法溫度補償范圍有限且補償精度不高，也不能對負荷傳感器溫度變化進行實時補償。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法，保證負荷傳感器在不同溫度范圍內(nèi)的實時測量精度，補償精度高、補償溫度范圍廣。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法，所述負荷傳感器包括一電源、一彈性體、復(fù)數(shù)個黏貼于該彈性體的電阻應(yīng)變片及一用于顯示載荷值的顯示裝置；所述復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片相互連接成一電橋；所述電橋的輸入端與所述電源連接；該方法還設(shè)置一溫度 修正模塊及一熱敏電阻；所述電橋的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊上的第一輸入端與所述溫度修正模塊的輸入端連接；所述溫度修正模塊的輸出端與所述顯示裝置連接；所述熱敏電阻黏貼于所述彈性體上；所述熱敏電阻的輸入端與所述電源連接，且所述熱敏電阻的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊上的第二輸入端與所述溫度修正模塊的輸入端連接，該方法具體包括如下步驟:步驟10、所述熱敏電阻實時采集所述彈性體的溫度數(shù)據(jù)；所述彈性體在該負荷傳感器承載時，通過該復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片產(chǎn)生一載荷值數(shù)據(jù)；將所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)傳給所述溫度修正模塊；步驟20、所述溫度修正模塊包含一曲線方程；該曲線方程具體為:通過將步驟10中的溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)預(yù)先擬合成彈性體上的載荷值數(shù)據(jù)隨溫度數(shù)據(jù)變化所形成的關(guān)系式;所述溫度修正模塊依據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)及曲線方程修正所述顯示裝置上顯不的輸出載荷值。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:通過在彈性體上黏貼熱敏電阻，采集彈性體溫度數(shù)據(jù)，擬合出載荷值與溫度變化曲線，并利用該曲線方程對負荷傳感器顯示裝置上顯示的輸出載荷值進行修正，從而達到溫度補償?shù)男Ч?；使負荷傳感器能隨溫度變化進行實時補償，且補償精度高，補償溫度范圍廣。
下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法的執(zhí)行流程圖。圖4為本發(fā)明一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法中溫度修正模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式請參閱圖1至圖3所示，一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法，所述負荷傳感器100包括一電源1、一彈性體2、復(fù)數(shù)個黏貼于該彈性體2的電阻應(yīng)變片3、一用于顯示載荷值的顯示裝置4、一溫度修正模塊5及一熱敏電阻6 ;所述復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片3相互連接成一電橋300 ;所述電橋300的輸入端與所述電源I連接；所述電橋300的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊5上的第一輸入端51與所述溫度修正模塊5連接；所述溫度修正模塊5的輸出端與所述顯示裝置4連接；所述熱敏電阻6黏貼于所述彈性體2上；所述熱敏電阻6的輸入端與所述電源I連接，且所述熱敏電阻6的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊5上的第二輸入端52與所述溫度修正模塊5連接；如圖4所不,其中，所述溫度修正模塊5包含一第一信號放大器53、一第二信號放大器54、一第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片55、一第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片56、一單片機57及一計算機58 ;所述第一信號放大器53與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片55連接；所述第二信號放大器54與所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片56連接；所述單片機 57分別與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片55、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片56、計算機58連接；所述電橋300的輸出端通過所述第一輸入端51與所述第一信號放大器53連接；所述熱敏電阻6的輸出端通過所述第二輸入52端與所述第二信號放大器54連接；所述計算機58通過所述溫度修正模塊5的輸出端與所述顯示裝置4連接，該方法具體包括如下步驟:步驟10、所述熱敏電阻6實時采集所述彈性體2的溫度數(shù)據(jù)；所述彈性體2在該負荷傳感器10承載時，通過該復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片3產(chǎn)生一載荷值數(shù)據(jù)；將所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)傳給所述溫度修正模塊5 ；步驟20、所述溫度修正模塊5包含一曲線方程；該曲線方程具體為:通過將步驟10中的溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)預(yù)先擬合成彈性體2上的載荷值數(shù)據(jù)隨溫度數(shù)據(jù)變化所形成的關(guān)系式；所述溫度修正模塊5依據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)及曲線方程修正所述顯示裝置4上顯示的輸出載荷值。為了減小溫度變化對負荷傳感器100精度的影響，在負荷傳感器100的彈性體2上加貼熱敏電阻6，通過熱敏電阻6實時的采集彈性體2溫度，并且將實時采集的彈性體2的溫度數(shù)據(jù)，通過溫度修正模塊按下列步驟進行溫度修正:(I)在各個溫度環(huán)境下，對負荷傳感器逐級施加標(biāo)準(zhǔn)載荷(即定義一標(biāo)準(zhǔn)載荷值)，確定出負荷傳感器在不同溫度環(huán)境下，負荷傳感器100輸出的載荷值隨彈性體2溫度變化的曲線，并用數(shù)學(xué)的方法將所得的曲線擬合成一曲線方程，該曲線方程具體為彈性體輸出值(即載荷值數(shù)據(jù))與溫度(即溫度數(shù)據(jù))變化之間的關(guān)系式；最后將擬合的曲線方程預(yù)先設(shè)置于溫度修正模塊5中；(2)對負荷傳感器100施加載荷時，將傳感器輸出載荷值、熱敏電阻6所采集彈性體2的溫度值，實時傳送到溫度修正模塊5中，再根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)(即載荷值數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù))自動調(diào)用以上相應(yīng)的曲線方程，并進行自動修正，達到補償?shù)男Ч?。例?將在20攝氏度狀態(tài)下的測量值設(shè)定為負荷傳感器的標(biāo)準(zhǔn)載荷，即:當(dāng)彈性體I在20攝氏度下施加50.0kN載荷時，顯示裝置的顯示值(即輸出載荷值)為50.0kN ;然而，當(dāng)戶外溫度上升到40攝氏度時，因為溫度的變化，彈性體I隨溫度變化產(chǎn)生線性膨脹，從而導(dǎo)致電阻應(yīng)變片2隨溫度變化發(fā)生形變，導(dǎo)致負荷傳感器的輸出載荷值隨溫度變化，即在同樣加載50.0kN標(biāo)準(zhǔn)載荷時，傳感器的輸出載荷值可能達到50.5kN ;這時，將實時的溫度數(shù)據(jù)和載荷值數(shù)據(jù)采集到溫度修正模塊中，該溫度修正模塊中有預(yù)先設(shè)置好的曲線方程(即負荷傳感器輸出的載荷值隨彈性體溫度變化的曲線)，該曲線方程即記錄在50.0kN載荷下，彈性體I在20、40攝氏度下分別得出50.0kN,50.5kN兩種不同的載荷值數(shù)據(jù)，因為以20攝氏度狀態(tài)下的測量值設(shè)定為負荷傳感器的標(biāo)準(zhǔn)載荷，通過調(diào)用相應(yīng)的曲線方程，自動將在40攝氏度下的載荷值數(shù)據(jù)(即50.5kN)于顯示裝置4上修正為50.0kN的輸出載荷值。由于是預(yù)先多次試驗擬合出的曲線數(shù)據(jù)，考慮試驗誤差的情況下，在顯示裝置4上可能顯示為50.0lkN，相較于未修正的輸出載荷值(即50.5kN)，修正后的數(shù)值(即50.0lkN)更接近實際測量的數(shù)值，修正補償克服了溫度對負荷傳感器的影響，使所測量的載荷值更準(zhǔn)確，最終符合負荷傳感器的準(zhǔn)確度要求。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法，所述負荷傳感器包括一電源、一彈性體、復(fù)數(shù)個黏貼于該彈性體的電阻應(yīng)變片及一用于顯示載荷值的顯示裝置；所述復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片相互連接成一電橋；所述電橋的輸入端與所述電源連接，其特征在于:該方法還設(shè)置一溫度修正模塊及一熱敏電阻；所述電橋的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊上的第一輸入端與所述溫度修正模塊的輸入端連接；所述溫度修正模塊的輸出端與所述顯示裝置連接；所述熱敏電阻黏貼于所述彈性體上；所述熱敏電阻的輸入端與所述電源連接，且所述熱敏電阻的輸出端通過一設(shè)于所述溫度修正模塊上的第二輸入端與所述溫度修正模塊的輸入端連接，該方法具體包括如下步驟: 步驟10、所述熱敏電阻實時采集所述彈性體的溫度數(shù)據(jù)；所述彈性體在該負荷傳感器承載時，通過該復(fù)數(shù)個電阻應(yīng)變片產(chǎn)生一載荷值數(shù)據(jù)；將所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)傳給所述溫度修正模塊； 步驟20、所述溫度修正模塊包含一曲線方程； 該曲線方程具體為:通過將步驟10中的溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)預(yù)先擬合成彈性體上的載荷值數(shù)據(jù)隨溫度數(shù)據(jù)變化所形成的關(guān)系式； 所述溫度修正模塊依據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)及曲線方程修正所述顯示裝置上顯示的輸出載荷值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)變式負荷傳感器的數(shù)學(xué)溫度補償方法，負荷傳感器包括電源、彈性體、復(fù)數(shù)個黏貼于該彈性體的電阻應(yīng)變片、用于顯示載荷值的顯示裝置、一溫度修正模塊及一熱敏電阻；由電阻應(yīng)變片相互連接成的電橋的輸出端與溫度修正模塊的第一輸入端連接；溫度修正模塊的輸出端與顯示裝置連接；熱敏電阻黏貼于彈性體上；熱敏電阻的輸入端與電源連接，且熱敏電阻的輸出端與溫度修正模塊的第二輸入端連接；通過熱敏電阻實時采集彈性體的溫度數(shù)據(jù)；彈性體在負荷傳感器承載時，通過電阻應(yīng)變片產(chǎn)生載荷值數(shù)據(jù)；將溫度數(shù)據(jù)、載荷值數(shù)據(jù)傳給溫度修正模塊；其中，溫度修正模塊包含一用于修正補償?shù)那€方程；本發(fā)明的優(yōu)點在，步驟簡單實施容易，減少溫度影響負荷傳感器的精度，且實時動態(tài)補償、補償精度高、補償溫度范圍廣。
文檔編號G01L1/26GK103196600SQ201310081008
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者姚進輝, 岳新, 王秀榮, 賴征創(chuàng), 郭貴勇, 梁偉 申請人:福建省計量科學(xué)研究院, 常州艾斯派爾電氣科技有限公司