CN105092010A - 一种称重传感器系数及重力加速度标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种称重传感器系数及重力加速度标定方法，其具体方法如下：(1)准备标准体；(2)需对质心测试重新标定；(3)称重传感器的信号经过综合测试处理后，已经变成了数字信号，在称重传感器受力以后控制系统中显示的测试数据只要乘以一个系数就能等于传感器受力的大小，称这个系数为传感器的传递系数，记作K。质心测量是通过称重传感器读数分析前后受力大小得到的，传感器系数K与重力加速度无关，质心测量也与重力加速度无关。综上所述，实际操作的时候只要标定过程和产品测量过程在同一个地点，那么就不用考虑重力加速度的影响。该发明方法能有效地予以针对称重传感器及重力加速度予以标定，改善了使用效果，便于根据需要使用。

Description

一种称重传感器系数及重力加速度标定方法

技术领域

本发明涉及称重技术领域，具体涉及一种称重传感器系数及重力加速度标定方法。

背景技术

质心位置的测量是进行其它结构特征量特性参数测量的基础，它对回转体工件的性能有直接的影响。因此，无论是生产厂家还是使用单位，对每个回转体工件的质心位置都必须进行严格、精确的测量并予以标注。所以进行质量特性参数测控系统的分析、设计以及研制，首先应该确定测试系统所要采用的质心测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种称重传感器系数及重力加速度标定方法，以便更好地进行称重传感器系数及重力加速度予以标定。

为实现上述目的，本发明所采用技术方案如下。

一种称重传感器系数及重力加速度标定方法，其具体方法如下：

(1)准备标准体，标准体是有专业厂家生产并由计量部门检定认证的，标准体采用经调质处理、质量均匀的钢质材料，标准体质量与同口径回转体相对质量小于20％，转动惯量比值小于5倍，需进行防锈处理，满足使用需要；

(2)硬件在使用方第一次使用前、硬件在挪动地方重新放置后、称重传感器在更换后、仪器长期使用出现系统误差后及在正常使用中，一年标定一次(或是例行的周期性检定)需对质心测试重新标定；

(3)称重传感器的信号经过综合测试处理后，已经变成了数字信号，但是所显示的数值，并不等于传感器所受力的大小，但是不难想象，它们之间是存在联系的，并且这种关系是线性的。也就是说，在称重传感器受力以后控制系统中显示的测试数据只要乘以一个系数就能等于传感器受力的大小，称这个系数为传感器的传递系数，记作K。需要说明的是，每一个称重传感器都有一个传递系数，它对传感器来说是唯一的，并且不同的称重传感器传递系数是不同的。

假设P₁传感器的传递系数为K₁，P₂传感器的传递系数为K₂，标准体经过准确称量后，已知质量为W。在空载时，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₀₁、F₀₂；在状态一中，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₁₁，F₁₂；在状态二中，同样可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₂₁、F₂₂，有：

W＝(F₁₁-F₀₁)×K₁+(F₁₂-F₀₂)×K₂(1)

W＝(F₂₁-F₀₁)×K₁+(F₂₂-F₀₂)×K₂(2)

其中：W为标准体的质量；F₀₁为传感器P₁在空载受力时综合测试仪的读数；F₀₂为传感器P₂在空载受力时综合测试仪的读数；F₁₁为状态一时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₁₂为状态一时传感器P₂在综合测试仪的读数；F₂₁为状态二时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₂₂为状态二时传感器P₂在综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的传递系数；K₂为传感器P₂的传递系数。

解方程组式(1)和式(2)得：

$K_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(3\right)$

$K_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(4\right)$

得到K₁、K₂后要测待测产品，则待测产品质量为：

M＝(F₁-F₀)×K₁+(F₂-F₀)×K₂(5)

其中：M为待测产品的质量；F₀为传感器空载受力时综合测试仪的读数；F₁为传感器P₁在加载待测产品后综合测试仪的读数；F₂为传感器P₂在加载待测产品后综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的系数；K₂为传感器P₂的系数。

将式(3)、(4)代入(5)得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_0)\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_0)\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(6\right)$

可以看到公式里面一直没有出现重力加速度g，如果一定要考虑重力加速度的话可以这么理解，传感器系数k是该传感器受力大小与传感器的读数的线性关系系数，即某一个传感器受力大小：

F＝Pk(7)

而受力F完全是重力提供，即有：

F＝Mg(8)

则有：

Mg＝Pk(9)

那么公式(1)和(2)变为：

Wg＝(F₁₁-F₀₁)×k₁+(F₁₂-F₀₂)×k₂(10)

Wg＝(F₂₁-F₀₁)×k₁+(F₂₂-F₀₂)×k₂(11)

式(3)、(4)可转化为：

$k_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(12\right)$

$k_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(13\right)$

公式(5)转化为：

Mg＝(F₁-F₀₁)×k₁+(F₂-F₀₂)×k₂(14)

将式(12)、(13)代入(14)得到：

$\begin{array}{c}\mathrm{Mg}=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(15\right)$

式(13)、(14)中的g是在标定地点的重力加速度，式(15)中的g是在产品测量地点的重力加速度，只要实际操作的时候，标定过程和产品测量过程是在同一地点，即两个过程的g一样，那么就能将公式(15)两边的g消去得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(16\right)$

由此可见最后的公式两边也没有重力加速度g，质心测量是通过称重传感器读数分析前后受力大小得到的，传感器系数K与重力加速度无关，质心测量也与重力加速度无关。

综上所述，实际操作的时候只要标定过程和产品测量过程在同一个地点，那么就不用考虑重力加速度的影响。

该发明的有益效果在于：该发明方法能有效地予以针对称重传感器及重力加速度予以标定，改善了使用效果，便于根据需要使用。

具体实施方式

下面以具体实施例说明本发明方案。

实施例

本实施例中的称重传感器系数及重力加速度标定方法，其具体方法如下：

(1)准备标准体，标准体是有专业厂家生产并由计量部门检定认证的，标准体采用经调质处理、质量均匀的钢质材料，标准体质量与同口径回转体相对质量小于20％，转动惯量比值小于5倍，需进行防锈处理，满足使用需要；

(2)硬件在使用方第一次使用前、硬件在挪动地方重新放置后、称重传感器在更换后、仪器长期使用出现系统误差后及在正常使用中，一年标定一次(或是例行的周期性检定)需对质心测试重新标定；

(3)称重传感器的信号经过综合测试处理后，已经变成了数字信号，但是所显示的数值，并不等于传感器所受力的大小，但是不难想象，它们之间是存在联系的，并且这种关系是线性的。也就是说，在称重传感器受力以后控制系统中显示的测试数据只要乘以一个系数就能等于传感器受力的大小，称这个系数为传感器的传递系数，记作K。需要说明的是，每一个称重传感器都有一个传递系数，它对传感器来说是唯一的，并且不同的称重传感器传递系数是不同的。

假设P₁传感器的传递系数为K₁，P₂传感器的传递系数为K₂，标准体经过准确称量后，已知质量为W。在空载时，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₀₁、F₀₂；在状态一中，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₁₁，F₁₂；在状态二中，同样可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₂₁、F₂₂，有：

W＝(F₁₁-F₀₁)×K₁+(F₁₂-F₀₂)×K₂(1)

W＝(F₂₁-F₀₁)×K₁+(F₂₂-F₀₂)×K₂(2)

其中：W为标准体的质量；F₀₁为传感器P₁在空载受力时综合测试仪的读数；F₀₂为传感器P₂在空载受力时综合测试仪的读数；F₁₁为状态一时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₁₂为状态一时传感器P₂在综合测试仪的读数；F₂₁为状态二时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₂₂为状态二时传感器P₂在综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的传递系数；K₂为传感器P₂的传递系数。

解方程组式(1)和式(2)得：

$K_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(3\right)$

$K_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(4\right)$

得到K₁、K₂后要测待测产品，则待测产品质量为：

M＝(F₁-F₀)×K₁+(F₂-F₀)×K₂(5)

其中：M为待测产品的质量；F₀为传感器空载受力时综合测试仪的读数；F₁为传感器P₁在加载待测产品后综合测试仪的读数；F₂为传感器P₂在加载待测产品后综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的系数；K₂为传感器P₂的系数。

将式(3)、(4)代入(5)得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_0)\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_0)\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(6\right)$

可以看到公式里面一直没有出现重力加速度g，如果一定要考虑重力加速度的话可以这么理解，传感器系数k是该传感器受力大小与传感器的读数的线性关系系数，即某一个传感器受力大小：

F＝Pk(7)

而受力F完全是重力提供，即有：

F＝Mg(8)

则有：

Mg＝Pk(9)

那么公式(1)和(2)变为：

Wg＝(F₁₁-F₀₁)×k₁+(F₁₂-F₀₂)×k₂(10)

Wg＝(F₂₁-F₀₁)×k₁+(F₂₂-F₀₂)×k₂(11)

式(3)、(4)可转化为：

$k_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(12\right)$

$k_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(13\right)$

公式(5)转化为：

Mg＝(F₁-F₀₁)×k₁+(F₂-F₀₂)×k₂(14)

将式(12)、(13)代入(14)得到：

$\begin{array}{c}\mathrm{Mg}=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(15\right)$

式(13)、(14)中的g是在标定地点的重力加速度，式(15)中的g是在产品测量地点的重力加速度，只要实际操作的时候，标定过程和产品测量过程是在同一地点，即两个过程的g一样，那么就能将公式(15)两边的g消去得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(16\right)$

由此可见最后的公式两边也没有重力加速度g，质心测量是通过称重传感器读数分析前后受力大小得到的，传感器系数K与重力加速度无关，质心测量也与重力加速度无关。

综上所述，实际操作的时候只要标定过程和产品测量过程在同一个地点，那么就不用考虑重力加速度的影响。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种称重传感器系数及重力加速度标定方法，其特征在于：具体方法如下：

(1)准备标准体，标准体是有专业厂家生产并由计量部门检定认证的，标准体采用经调质处理、质量均匀的钢质材料，标准体质量与同口径回转体相对质量小于20％，转动惯量比值小于5倍，需进行防锈处理，满足使用需要；

(2)硬件在使用方第一次使用前、硬件在挪动地方重新放置后、称重传感器在更换后、仪器长期使用出现系统误差后及在正常使用中，一年标定一次需对质心测试重新标定；

(3)称重传感器的信号经过综合测试处理后，已经变成了数字信号，但是所显示的数值，并不等于传感器所受力的大小，但是不难想象，它们之间是存在联系的，并且这种关系是线性的；也就是说，在称重传感器受力以后控制系统中显示的测试数据只要乘以一个系数就能等于传感器受力的大小，称这个系数为传感器的传递系数，记作K；需要说明的是，每一个称重传感器都有一个传递系数，它对传感器来说是唯一的，并且不同的称重传感器传递系数是不同的；

假设P₁传感器的传递系数为K₁，P₂传感器的传递系数为K₂，标准体经过准确称量后，已知质量为W；在空载时，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₀₁、F₀₂；在状态一中，可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₁₁，F₁₂；在状态二中，同样可以测得传感器P₁、P₂在受力后，测试系统上的读数为F₂₁、F₂₂，有：

W＝(F₁₁-F₀₁)×K₁+(F₁₂-F₀₂)×K₂(1)

W＝(F₂₁-F₀₁)×K₁+(F₂₂-F₀₂)×K₂(2)

其中：W为标准体的质量；F₀₁为传感器P₁在空载受力时综合测试仪的读数；F₀₂为传感器P₂在空载受力时综合测试仪的读数；F₁₁为状态一时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₁₂为状态一时传感器P₂在综合测试仪的读数；F₂₁为状态二时传感器P₁在综合测试仪的读数；F₂₂为状态二时传感器P₂在综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的传递系数；K₂为传感器P₂的传递系数；

解方程组式(1)和式(2)得：

$K_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(3\right)$

$K_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(4\right)$

得到K₁、K₂后要测待测产品，则待测产品质量为：

M＝(F₁-F₀)×K₁+(F₂-F₀)×K₂(5)

其中：M为待测产品的质量；F₀为传感器空载受力时综合测试仪的读数；F₁为传感器P₁在加载待测产品后综合测试仪的读数；F₂为传感器P₂在加载待测产品后综合测试仪的读数；K₁为传感器P₁的系数；K₂为传感器P₂的系数；

将式(3)、(4)代入(5)得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_0)\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_0)\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(6\right)$

可以看到公式里面一直没有出现重力加速度g，如果一定要考虑重力加速度的话可以这么理解，传感器系数k是该传感器受力大小与传感器的读数的线性关系系数，即某一个传感器受力大小：

F＝Pk(7)

而受力F完全是重力提供，即有：

F＝Mg(8)

则有：

Mg＝Pk(9)

那么公式(1)和(2)变为：

Wg＝(F₁₁-F₀₁)×k₁+(F₁₂-F₀₂)×k₂(10)

Wg＝(F₂₁-F₀₁)×k₁+(F₂₂-F₀₂)×k₂(11)

式(3)、(4)可转化为：

$k_1=\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(12\right)$

$k_2=\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}---\left(13\right)$

公式(5)转化为：

Mg＝(F₁-F₀₁)×k₁+(F₂-F₀₂)×k₂(14)

将式(12)、(13)代入(14)得到：

$\begin{array}{c}\mathrm{Mg}=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})\×g}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(15\right)$

式(13)、(14)中的g是在标定地点的重力加速度，式(15)中的g是在产品测量地点的重力加速度，只要实际操作的时候，标定过程和产品测量过程是在同一地点，即两个过程的g一样，那么就能将公式(15)两边的g消去得到：

$\begin{array}{c}M=(F_1-F_{01})\×\frac{W\×(F_{22}-F_{12})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}+\\ (F_2-F_{02})\×\frac{W\×(F_{11}-F_{21})}{(F_{11}-F_{01})(F_{22}-F_{02})-(F_{12}-F_{02})(F_{21}-F_{01})}\end{array}---\left(16\right)$

由此可见最后的公式两边也没有重力加速度g，质心测量是通过称重传感器读数分析前后受力大小得到的，传感器系数K与重力加速度无关，质心测量也与重力加速度无关；实际操作的时候只要标定过程和产品测量过程在同一个地点，那么就不用考虑重力加速度的影响。