CN110657914A - 用于磁弹性传感器的信号补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磁弹性传感器的信号补偿装置，对传感器进行温度补偿和线性补偿，首先，将传感器测量线圈的电压由包括热敏电阻的电路分压后，够成传感器的温度补偿电路，形成测量电压；然后，由电流互感器采样传感器励磁线圈的电流信号，通过信号采集电路板，将电流信号叠加到测量电压上，对传感器形成线性补偿。补偿后的传感器输出信号，修正了因温度变化和负载变化引起的测量误差，确保了磁弹性传感器测量力值的精确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号补偿技术，特别涉及一种用于磁弹性传感器的信号补偿装置。
背景技术
磁弹性传感器是一种用于测量力的传感器，其基本原理建立在压磁效应的基础之上,当这种传感器受到机械力F产生弹性应力σ或残余应力作用时，机械力的变化转换成传感器导磁体的导磁率μ变化，也就是引起磁路磁阻Rm的变化，经测量电路处理后输出电压V信号，其一系列变换可以表示成F→σ→μ→Rm→V。磁弹性传感器把力这样的非电量变换成电量，所以也叫做磁弹性变换器。磁弹性传感器具有输出功率大、信号强、构造简单、结构牢靠、成本低便于制造等优点，其工作可靠，能在恶劣的工况条件下可靠使用。
如图1所示为磁弹性传感器的示意图，磁弹性传感器由许多片大小相同的硅钢片层叠构成，中间的四个孔交叉穿绕导线，形成空间上正交的两组线圈，分别称为励磁线圈W12和测量线圈W34。将励磁线圈接入交流励磁电源，在无外力加载的状况下，励磁线圈和测量线圈的电磁耦合为零；当传感器受力时，磁力线被扭曲变形且与测量线圈交链，测量线圈中感应出的电压与受力值成线性关系。传感器测量线圈输出电压与所受力的比值称为传感器的灵敏度。
磁弹性传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件，其工作环境温度较高，需要对传感器的输出信号通过温度补偿进行修正。磁弹性传感器的输出信号，在大负载的情况下容易出现灵敏度降低，即线性度变差的情况，因此，也需要对输出信号进行线性补偿修正灵敏度，提高输出信号的精确性。
发明内容
本发明是针对提高磁弹性传感器输出信号的精度的问题，提出了一种用于磁弹性传感器的信号补偿装置，对传感器的输出信号进行温度补偿和线性补偿，修正了因温度变化和负载变化引起的测量误差，保证传感器的测量精确性。
本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的信号补偿装置，磁弹性传感器通过励磁线圈和测量线圈的电磁耦合，测量线圈输出电压为传感器测量输出信号，热敏电阻采集传感器内部的温度，传感器测量线圈输出电压经过热敏电阻分压后，构成带温度补偿的测量电压；电流互感器采集传感器励磁线圈电流，采集的电流信号通过采样电阻转换为电压信号叠加到带温度补偿的测量电压上，对传感器形成线性补偿，叠加后测量电压构成传感器测量输出信号。
所述热敏电阻安装在信号采集电路板上，传感器测量线圈连接在信号采集电路板；电流互感器的一次侧接传感器励磁线圈，二次侧连接信号采集电路板，信号采集电路板和传感器固定在一起。
本发明的有益效果在于：本发明用于磁弹性传感器的信号补偿装置，既能修正因温度变化引起误差，又能补偿大负载引起的传感器灵敏度降低，即修正线性度误差。保证传感器输出信号的精确性，便于后续仪表处理信号，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。
附图说明
图1为磁弹性传感器的示意图；
图2为本发明用于磁弹性传感器信号补偿装置的实施电路图。
具体实施方式
用于磁弹性传感器的信号补偿装置，对传感器进行温度补偿和线性补偿。对于温度补偿，由于传感器在高温下测量线圈输出阻抗变大，使得输出电压降低，利用热敏电阻阻值跟随温度变化的特性，把热敏电阻和传感器安装在一起，测量传感器内部温度，将传感器测量线圈的电压先经过热敏电阻的电路分压后，再形成测量电压，够成传感器的温度补偿功能。对于线性补偿，鉴于传感器受力后沿其受力方向的磁导率降低，引起励磁线圈的阻抗降低，从而使励磁电流增大，可以利用励磁电流受力增大的特性，来补偿测量线圈在大负载时输出灵敏度降低即线性度变差的缺陷，并且励磁电流和测量线圈的电压频率相同，相位一致，由电流互感器采样传感器励磁线圈的电流信号，通过信号采集电路板，将电流信号叠加到测量电压信号上，对传感器形成线性补偿。补偿后的传感器输出信号，修正了因温度变化和负载变化引起的测量误差，确保了磁弹性传感器测量力值的精确性。
热敏电阻安装在信号采集电路板上，传感器测量线圈连接在信号采集电路板，热敏电阻采集传感器内部的温度；电流互感器的一次侧接传感器励磁线圈，二次侧连接信号采集电路板。信号采集电路板和传感器固定在一起。传感器测量线圈的电压经过包括热敏电阻的电路分压后，形成测量电压，够成传感器的温度补偿功能。由电流互感器采样传感器励磁线圈的电流信号，通过信号采集电路板，将电流信号叠加到测量电压信号上，对传感器形成线性补偿。补偿后的传感器输出信号，修正了因温度变化和负载变化引起的测量误差，确保了磁弹性传感器测量力值的精确性。
如图2所示实施电路图，磁弹性传感器的励磁线圈的导线与电流互感器的一次侧相连，电流互感器二次侧接入信号采集电路板后，电流互感器二次侧输出两端与电流采样电阻R1并联，构成线性补偿电路。传感器测量线圈接入信号采集电路板，两端与串联的测量采集电阻R2、R4、R3串联形成测量采集回路，热敏电阻R5并联在电阻R3两端，构成带温度补偿的测量采集回路，热敏电阻R5与电阻R3并联后与电阻R4串联，形成分压电路，热敏电阻R5的阻值跟随传感器的温度变化，对测量信号进行温度补偿。电流采样电阻R1一端接地，另一端接电阻R2、R4串联连接点，将线性补偿电压与温度补偿电压叠加后形成传感器的测量输出信号，保证传感器输出信号的精确性，便于后续仪表处理力值信号。
Claims (2)
1.一种用于磁弹性传感器的信号补偿装置，磁弹性传感器通过励磁线圈和测量线圈的电磁耦合，测量线圈输出电压为传感器测量输出信号，其特征在于，热敏电阻采集传感器内部的温度，传感器测量线圈输出电压经过热敏电阻分压后，构成带温度补偿的测量电压；电流互感器采集传感器励磁线圈电流，采集的电流信号通过采样电阻转换为电压信号叠加到带温度补偿的测量电压上，对传感器形成线性补偿，叠加后测量电压构成传感器测量输出信号。
2.根据权利要求1所述用于磁弹性传感器的信号补偿装置，其特征在于，所述热敏电阻安装在信号采集电路板上，传感器测量线圈连接在信号采集电路板；电流互感器的一次侧接传感器励磁线圈，二次侧连接信号采集电路板，信号采集电路板和传感器固定在一起。
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| CN201911022647.3A CN110657914A (zh) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 用于磁弹性传感器的信号补偿装置 |
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Publications (1)
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| CN110657914A true CN110657914A (zh) | 2020-01-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN110657914A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112798152A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-14 | 上海工业自动化仪表研究院有限公司 | 带有温度补偿单元的磁弹性传感器 |
| CN113970399A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 上海工业自动化仪表研究院有限公司 | 一种两维度磁弹性测力传感器 |
| CN114924109A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-08-19 | 深圳市英特瑞半导体科技有限公司 | 低功耗芯片电流的测试方法、电路及其装置 |
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2019
- 2019-10-25 CN CN201911022647.3A patent/CN110657914A/zh active Pending
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