应变式称重传感器的非线性校正.pdf

第30卷第1期
计算机应用研究
ol. 30 No. I
13年
Application Research ol Computers
Jan.2013
应变式称重传感器的非线性校正
景婧
东华大学信息科学与技术学院,上海201620
摘要:因受自身材质、工艺的限制以及外界环境影,应变式称重传感器输入一输出特性脊在非线性误差,影
响系统测量精度,需要对其进行非线性校正。采用曲线拟合法叇立传感器遥模型,并存储于单片机中用于非线
性校正,结合外国硬件电路完成对被测数揭的采集与实时处理。设计完成的測量系统具有一定的环境自适应性
和智能化特点。实验结果表明,校正后系统的非线性和零点漂移得到明显改善,同时软、硬件相结合的设计方式
具有较高的应用价值。
关键词:应变式称重传感器;非线性校正;曲线拟合;系统实现
中图分类号:TP212.1
文献标志码:A
文章编号:1001-3695(2013)01-0189-03
doi:10.3969/j.isn.1001-3695.2013.01.048
Nonlinear compensation of strain-type weighing sensor
JING Jin
(School f lnformation Science Techno, Donghua ersi y, Shanghai 201620. China)
Abstract The objective of this research was to invest gate wine possibility of compensating for the nonlinearity of the strain-type
weighing sensor. Because of the intemal and external factors, the relationship between the input weight and the output voltage
e sensor
characteristi
paper applied the curve fitting method to establish the inverse model of
for the nonlinearity of the
The research results show that this processing method can implement the nonlinear compensation of the sensor and eliminate ze
ro drift effectively. Hardware/software co-design has been confirmed helpful and pratical in system design
Key words strain-type weighing sensor; monlinear compensation; curve itting; system Implementation
传感器技术广泛应用于各行各业,它的误差大小直接影响
到测控系统的性能和测量准确度。现代測控系统对传感器的
应变式称重传感器结构及误姜分析
准确度、稳定性和工作条件都提出了更高的要求。应变式称重
应变式称重传感器主要由双孔悬惰梁、应变片以及电桥电
传感器是电子衡器的核心部件,在工业、农业等领域的生产、销路组成。悬臂梁作为弹性做感元件是应变式称重传感器的核
售、质量控制、产品分级等诸多环节具有重要的作用。然而受心元件,它将被测重量转换为弹性体应变值,具有结构刚度高
自身材质、工艺等条件的限制以及温度等外界环境影响,其输稳定性好等特点“)。应变片基本原理是利用了金属的电阻
人一输出特性存在非线性误差。为了保证传感器输入输出之应变效应,即金属导体在外力作用下发生机械形变时,其电阻
间具有线性关系,除了对其本身在设计和工艺上采取一定措施值随着所受机械形变(伸长戚缩短)的变化而发生变化,它作
之外,还必须对它进行非线性补偿。
为转换元件将弹性体的应变同步转换为电阻值的变化。当弹
最毕的补偿方法是采用硬件处理方法束实现的,但这性体受重量作用时,应变片阻值发生变化,经电桥作用后输出
种方法缺乏灵活性,并且硬件电路的介入本身又会带来新的非电压信号
线性因素,补偿工艺的复杂很大程度上限制了生产的效率。随
传感器结构如图1所示。板状梁上开有两个孔,在孔的上
着计算机技术的广泛应用,利用其强大的数据处理能力,一定下对称贴有四个相同的应变片。其中:R、R3贴于梁上表面
程度上改善了传感器系统的静态特性。常用的朴偿方法有査受拉伸力作用;2、R4贴于梁下表面,受压縮力作用。如图2
表法、支持向量机法、归十算法、神经网络法、遗传算所示,R、R2、R3和R,共同成全桥电路,电位器F。和R。为
法5等。然而,算法越复杂、编程难度越大,非线性校正模块电桥调节平衡。被测重量施加于悬臂梁自由端,通过测量传感
依口存在不可忽视的系统误差。本文利用单片机数据处理的器输出电压び的大小即可反映啰的数值大
优越性,运用软件方法一一典线拟合方法实现应变式称重传感
器的非线性校正。将传感器与单片机结合起来,把校正模型存
储于单片机中,结合外电路实现对称重传感器的实时补偿
Rtan h Hoki To
构成一个具有非线性校正功能的称重传感器测试系统,提高了
传感器的量精度和可靠性。
图1应变式称重传感器结图2应变式称重传器测量电路
收稿日期:2012-05-13;修回日期:2012-06
基金项目:国家自然科学基金资動项目(609760
作者简介:景婧(1987-),女,山西运城人,硕士研究生,主要研究方向为传感器技水、数据处理(jingjing395④126.com)
万方数据