CN103196600A - 一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法，负荷传感器包括电源、弹性体、复数个黏贴于该弹性体的电阻应变片、用于显示载荷值的显示装置、一温度修正模块及一热敏电阻；由电阻应变片相互连接成的电桥的输出端与温度修正模块的第一输入端连接；温度修正模块的输出端与显示装置连接；热敏电阻黏贴于弹性体上；热敏电阻的输入端与电源连接，且热敏电阻的输出端与温度修正模块的第二输入端连接；通过热敏电阻实时采集弹性体的温度数据；弹性体在负荷传感器承载时，通过电阻应变片产生载荷值数据；将温度数据、载荷值数据传给温度修正模块；其中，温度修正模块包含一用于修正补偿的曲线方程；本发明的优点在，步骤简单实施容易，减少温度影响负荷传感器的精度，且实时动态补偿、补偿精度高、补偿温度范围广。

Description

一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法

【技术领域】

本发明具体涉及一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法。

【背景技术】

电阻应变式负荷传感器，其原理是把电阻应变片粘贴在弹性体上，然后组成电桥，将载荷值转换成电信号。电阻应变片对温度变化十分敏感。当环境温度变化时，因电阻应变片的线膨胀系数与弹性体的线膨胀系数不同，且电阻应变片敏感栅的电阻值随温度的变化而变化，所以测得应变将受温度变化的影响，不能反映弹性体的实际应变，因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。而现在负荷传感器的温度补偿一般采用线路补偿法和温度自补偿法，但这两种方法温度补偿范围有限且补偿精度不高，也不能对负荷传感器温度变化进行实时补偿。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法，保证负荷传感器在不同温度范围内的实时测量精度，补偿精度高、补偿温度范围广。

本发明是这样实现的：一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法，所述负荷传感器包括一电源、一弹性体、复数个黏贴于该弹性体的电阻应变片及一用于显示载荷值的显示装置；所述复数个电阻应变片相互连接成一电桥；所述电桥的输入端与所述电源连接；该方法还设置一温度修正模块及一热敏电阻；所述电桥的输出端通过一设于所述温度修正模块上的第一输入端与所述温度修正模块的输入端连接；所述温度修正模块的输出端与所述显示装置连接；所述热敏电阻黏贴于所述弹性体上；所述热敏电阻的输入端与所述电源连接，且所述热敏电阻的输出端通过一设于所述温度修正模块上的第二输入端与所述温度修正模块的输入端连接，该方法具体包括如下步骤：

步骤10、所述热敏电阻实时采集所述弹性体的温度数据；所述弹性体在该负荷传感器承载时，通过该复数个电阻应变片产生一载荷值数据；将所述温度数据、载荷值数据传给所述温度修正模块；

步骤20、所述温度修正模块包含一曲线方程；该曲线方程具体为：通过将步骤10中的温度数据、载荷值数据预先拟合成弹性体上的载荷值数据随温度数据变化所形成的关系式；

所述温度修正模块依据所述温度数据、载荷值数据及曲线方程修正所述显示装置上显示的输出载荷值。

本发明具有如下优点：通过在弹性体上黏贴热敏电阻，采集弹性体温度数据，拟合出载荷值与温度变化曲线，并利用该曲线方程对负荷传感器显示装置上显示的输出载荷值进行修正，从而达到温度补偿的效果；使负荷传感器能随温度变化进行实时补偿，且补偿精度高，补偿温度范围广。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法的电路结构示意图。

图2为本发明一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法的结构示意图。

图3为本发明一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法的执行流程图。

图4为本发明一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法中温度修正模块的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图3所示，一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法，所述负荷传感器100包括一电源1、一弹性体2、复数个黏贴于该弹性体2的电阻应变片3、一用于显示载荷值的显示装置4、一温度修正模块5及一热敏电阻6；所述复数个电阻应变片3相互连接成一电桥300；所述电桥300的输入端与所述电源1连接；所述电桥300的输出端通过一设于所述温度修正模块5上的第一输入端51与所述温度修正模块5连接；所述温度修正模块5的输出端与所述显示装置4连接；所述热敏电阻6黏贴于所述弹性体2上；所述热敏电阻6的输入端与所述电源1连接，且所述热敏电阻6的输出端通过一设于所述温度修正模块5上的第二输入端52与所述温度修正模块5连接；

如图4所示，其中，所述温度修正模块5包含一第一信号放大器53、一第二信号放大器54、一第一模数转换芯片55、一第二模数转换芯片56、一单片机57及一计算机58；所述第一信号放大器53与所述第一模数转换芯片55连接；所述第二信号放大器54与所述第二模数转换芯片56连接；所述单片机57分别与所述第一模数转换芯片55、第二模数转换芯片56、计算机58连接；所述电桥300的输出端通过所述第一输入端51与所述第一信号放大器53连接；所述热敏电阻6的输出端通过所述第二输入52端与所述第二信号放大器54连接；所述计算机58通过所述温度修正模块5的输出端与所述显示装置4连接，该方法具体包括如下步骤：

步骤10、所述热敏电阻6实时采集所述弹性体2的温度数据；所述弹性体2在该负荷传感器10承载时，通过该复数个电阻应变片3产生一载荷值数据；将所述温度数据、载荷值数据传给所述温度修正模块5；

步骤20、所述温度修正模块5包含一曲线方程；

该曲线方程具体为：通过将步骤10中的温度数据、载荷值数据预先拟合成弹性体2上的载荷值数据随温度数据变化所形成的关系式；

所述温度修正模块5依据所述温度数据、载荷值数据及曲线方程修正所述显示装置4上显示的输出载荷值。

为了减小温度变化对负荷传感器100精度的影响，在负荷传感器100的弹性体2上加贴热敏电阻6，通过热敏电阻6实时的采集弹性体2温度，并且将实时采集的弹性体2的温度数据，通过温度修正模块按下列步骤进行温度修正：

（1）在各个温度环境下，对负荷传感器逐级施加标准载荷（即定义一标准载荷值），确定出负荷传感器在不同温度环境下，负荷传感器100输出的载荷值随弹性体2温度变化的曲线，并用数学的方法将所得的曲线拟合成一曲线方程，该曲线方程具体为弹性体输出值（即载荷值数据）与温度（即温度数据）变化之间的关系式；最后将拟合的曲线方程预先设置于温度修正模块5中；

（2）对负荷传感器100施加载荷时，将传感器输出载荷值、热敏电阻6所采集弹性体2的温度值，实时传送到温度修正模块5中，再根据实时采集的数据（即载荷值数据、温度数据）自动调用以上相应的曲线方程，并进行自动修正，达到补偿的效果。

例如：将在20摄氏度状态下的测量值设定为负荷传感器的标准载荷，即：当弹性体1在20摄氏度下施加50.0kN载荷时，显示装置的显示值（即输出载荷值）为50.0kN；然而，当户外温度上升到40摄氏度时，因为温度的变化，弹性体1随温度变化产生线性膨胀，从而导致电阻应变片2随温度变化发生形变，导致负荷传感器的输出载荷值随温度变化，即在同样加载50.0kN标准载荷时，传感器的输出载荷值可能达到50.5kN；这时，将实时的温度数据和载荷值数据采集到温度修正模块中，该温度修正模块中有预先设置好的曲线方程（即负荷传感器输出的载荷值随弹性体温度变化的曲线），该曲线方程即记录在50.0kN载荷下，弹性体1在20、40摄氏度下分别得出50.0kN、50.5kN两种不同的载荷值数据，因为以20摄氏度状态下的测量值设定为负荷传感器的标准载荷，通过调用相应的曲线方程，自动将在40摄氏度下的载荷值数据（即50.5kN）于显示装置4上修正为50.0kN的输出载荷值。由于是预先多次试验拟合出的曲线数据，考虑试验误差的情况下，在显示装置4上可能显示为50.01kN，相较于未修正的输出载荷值（即50.5kN），修正后的数值（即50.01kN）更接近实际测量的数值，修正补偿克服了温度对负荷传感器的影响，使所测量的载荷值更准确，最终符合负荷传感器的准确度要求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (1)

1.一种应变式负荷传感器的数学温度补偿方法，所述负荷传感器包括一电源、一弹性体、复数个黏贴于该弹性体的电阻应变片及一用于显示载荷值的显示装置；所述复数个电阻应变片相互连接成一电桥；所述电桥的输入端与所述电源连接，其特征在于：该方法还设置一温度修正模块及一热敏电阻；所述电桥的输出端通过一设于所述温度修正模块上的第一输入端与所述温度修正模块的输入端连接；所述温度修正模块的输出端与所述显示装置连接；所述热敏电阻黏贴于所述弹性体上；所述热敏电阻的输入端与所述电源连接，且所述热敏电阻的输出端通过一设于所述温度修正模块上的第二输入端与所述温度修正模块的输入端连接，该方法具体包括如下步骤：

步骤10、所述热敏电阻实时采集所述弹性体的温度数据；所述弹性体在该负荷传感器承载时，通过该复数个电阻应变片产生一载荷值数据；将所述温度数据、载荷值数据传给所述温度修正模块；

步骤20、所述温度修正模块包含一曲线方程；

该曲线方程具体为：通过将步骤10中的温度数据、载荷值数据预先拟合成弹性体上的载荷值数据随温度数据变化所形成的关系式；

所述温度修正模块依据所述温度数据、载荷值数据及曲线方程修正所述显示装置上显示的输出载荷值。

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