CN115165061A - 一种称重传感器的力与环境叠加测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，涉及试验设备技术领域，包括：用于放置待测称重传感器并向待测称重传感器提供测试环境的环境测试箱，用于向待测称重传感器施加载荷的力源装置；环境测试箱的顶部开设有通孔，待测称重传感器放置于环境测试箱中且位于通孔的正下方；力源装置包括：电动推杆，与电动推杆相连的延长推杆，设置在电动推杆与延长推杆之间的标准力传感器；延长推杆的一端朝向环境测试箱上的通孔，穿过通孔向放置于环境测试箱中的待测称重传感器施加载荷。本发明可以快速便捷可靠的改变称重传感器的测试环境，且同步对称重传感器施加动态载荷，减少了测试工作量，提高动态载荷叠加环境测试的效率和准确性。

Description

一种称重传感器的力与环境叠加测试系统

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，尤其是一种称重传感器的力与环境叠加测试系统。

背景技术

称重传感器生产后需要对称重传感器在特定温湿度环境下进行测试，但目前称重传感器在进行温湿度环境性能测试时无法施加动态力。

目前，一种测试方式是仅采用温湿度箱对称重传感器进行静态测试，无法获取其动态性能。另一种测试方式是采用标准砝码作为力源，每次进行不同梯度载荷测试时，需打开箱体重新放置砝码，二次提供温湿度环境，费时费力且环境变化造成结果不准切，并且在标定不同大小的力时，需要重新拆装，带来不方便与二次拆装误差，另外在进行阶梯式测试时受到砝码数量限制，测试载荷也受限。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，可以快速便捷可靠的改变称重传感器的测试环境，且同步对称重传感器施加动态载荷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，包括：用于用于向待测称重传感器提供测试环境的环境测试箱，用于向待测称重传感器施加载荷的力源装置；

所述环境测试箱的顶部开设有通孔，所述待测称重传感器放置于环境测试箱中且位于所述通孔的正下方；

所述力源装置包括：电动推杆，与电动推杆相连的延长推杆，设置在电动推杆与延长推杆之间的标准力传感器；

所述电动推杆与延长推杆的一端相连接，电动推杆带动延长推杆进行直线运动；所述延长推杆的另一端朝向环境测试箱上的通孔，延长推杆的截面大小与通孔的截面大小相适配，所述延长推杆穿过通孔向放置于环境测试箱中的待测称重传感器施加载荷。

优选的，所述力源装置还包括固定支架；所述固定支架的两侧支撑杆沿竖直方向设有凹槽；所述固定支架中设有沿水平方向设置的活动杆，且活动杆的两端分别位于两侧支撑杆沿竖直方向的凹槽中，活动杆在固定支架中可沿竖直方向滑动；

所述电动推杆的固定端与固定支架顶部的固定杆相连接；所述电动推杆的伸缩端与固定支架中的活动杆相连接，电动推杆的伸缩带动活动杆沿竖直方向的滑动；所述活动杆的下方连接有延长推杆，活动杆的滑动带动延长推杆沿竖直方向的运动，所述标准力传感器设置在活动杆与延长推杆之间。

优选的，系统还包括：数采单元、控制单元、工控机；

所述数采单元分别与标准力传感器、待测称重传感器通讯连接，用于获取标准力传感器所采集的标准力数据，以及获取待测称重传感器所采集的实际重量数据；所述数采单元还与工控机通讯连接，将所获取的标准力传感器采集的标准力数据，以及待测称重传感器采集的实际重量数据发送给工控机；

所述控制单元与电动推杆相连接，用于控制电动推杆的运动状态；

所述工控机与控制单元通讯连接，向控制单元发送电动推杆的控制指令。

优选的，所述工控机用于设定目标载荷即目标力值；

在待测称重传感器的测试过程中，工控机向控制单元发送控制指令，控制电动推杆带动延长推杆进行直线运动，向待测称重传感器施加载荷，数采单元实时获取标准力传感器采集的标准力数据以及待测称重传感器采集的实际重量数据并发送给工控机；工控机对标准力传感器采集的标准力数据进行监控，若标准力传感器所采集的标准力数据达到设定的目标力值后，则工控机向控制单元发送控制指令，电动推杆停止运动并自锁。

优选的，所述环境测试箱内部设有电热丝、风机；所述环境测试箱通过连接管分别与位于环境测试箱外部的制冷机、加湿器相连通；

利用电热丝实现环境测试箱内的高温环境，利用制冷机实现环境测试箱内的低温环境，利用加湿器实现环境测试箱内的湿度环境，利用风机实现环境测试箱内的空气流动；

所述控制单元还分别与电热丝、风机、制冷机、加湿器，用于分别控制电热丝、风机、制冷机、加湿器的运行状态；

所述工控机还向控制单元发送电热丝、风机、制冷机、加湿器的控制指令。

优选的，所述环境测试箱内部还设有温度检测器、湿度检测器，分别用于检测环境测试箱内的温度、湿度；

所述数采单元还分别与温度检测器、湿度检测器通讯连接，用于获取温度检测器所检测的温度数据，以及获取湿度检测器所检测的温度；所述数采单元将所获取的环境测试箱内的温度数据和湿度数据发送给工控机。

优选的，待测称重传感器在测试过程中，工控机采用PID调节的方式对环境测试箱内的测试环境进行调节，具体如下所示：

S1，工控机根据待测称重传感器的环境要求，向控制单元发送电热丝、风机、制冷机、加湿器的控制指令即运行参数，控制电热丝、风机、制冷机、加湿器的运行状态；

S2，数采单元获取温度检测器和湿度检测器所采集的环境测试箱内的温度数据和湿度数据，并将环境测试箱内的温度数据和湿度数据发送给工控机；

S3，工控机根据环境测试箱内的温度数据和湿度数据，分别对电热丝、风机、制冷机、加湿器的运行参数进行PID调节，使得环境测试箱内的温度和湿度达到测试所需的环境要求。

优选的，所述工控机用于设置测试周期，并将称重传感器在测试周期内的每次测试过程中的各项数据进行记录，生成文本文档。

本发明的优点在于：

(1)本发明可以快速便捷可靠的改变称重传感器的测试环境，且同步对称重传感器施加动态载荷，减少了测试工作量，提高动态载荷叠加环境测试的效率和准确性。

(2)本发明系统取材简单，自动化程度高，灵活性强，适应各种不同称重量程传感器的测量及可靠性评估。

(3)本发明通过工控机控制电动推杆的运动，可以快速便捷可靠的对待测称重传感器反复施加载荷进行阶梯测试，为线性测试提供了基础。

(4)本发明在标准力传感器所采集的标准力数据达到设定的目标力值时，电动推杆自锁，以达到稳定安全的力值，保证称重传感器达到测试所需的力值。

(5)本发明的环境测试箱可以快速便捷可靠的对称重传感器的使用环境进行组合叠加测试，通过工控机控制各个环境控件，可以快速便捷可靠的调节称重传感器的测试环境。

(6)本发明的利用PID控制实现环境因素的精准控制，以达到稳定安全的测试环境。

(7)本发明通过工控机的软件编程控制电动推杆对称重传感器施加动态载荷，以及通过工控机的软件编程调节环境测试箱内的温湿度，并实时采集称重传感器的信号输出，同时将每次测试过程中的数据进行记录，将标准力数据、实际重量数据和环境数据进行拟合分析，为传感器厂家提供不同温湿度、不同梯度载荷时的称重传感器的输出精度以及可靠度的评估依据，为传感器温漂补偿算法和环境适用性改进做基础。

附图说明

图1为一种称重传感器的力与环境叠加测试系统的结构示意图。

图2为环境测试箱的结构示意图。

图3为一种称重传感器的力与环境叠加测试系统的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1所示，一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，系统包括：用于放置待测称重传感器2的环境测试箱1，用于向待测称重传感器2施加载荷的力源装置3。

所述环境测试箱1用于向待测称重传感器2提供测试环境，如温湿度环境。所述环境测试箱1的顶部开设有通孔10，所述待测称重传感器2放置于环境测试箱1中且位于所述通孔10的正下方。

所述力源装置3包括：固定支架34，设置在固定支架34上的电动推杆31和延长推杆32，用于采集向待测称重传感器2所施加载荷大小的标准力传感器33。

所述固定支架34的两侧支撑杆343沿竖直方向设有凹槽。所述固定支架34中设有沿水平方向设置的活动杆342，且活动杆342的两端分别位于两侧支撑杆沿竖直方向的凹槽中，活动杆342在固定支架34中可沿竖直方向滑动。

所述电动推杆31的固定端与固定支架34顶部的固定杆341相连接。所述电动推杆31的伸缩端与固定支架34中的活动杆342相连接，电动推杆31的伸缩带动活动杆342沿竖直方向的滑动。所述活动杆342的下方连接有延长推杆32，活动杆342的滑动带动延长推杆32沿竖直方向的运动。

所述延长推杆32远离活动杆342的一端朝向环境测试箱1上的通孔10，延长推杆32的截面大小与通孔10的截面大小相适配，所述延长推杆32穿过通孔10向放置于环境测试箱1中的待测称重传感器2施加载荷。

所述标准力传感器33设置在活动杆342与延长推杆32之间，与活动杆342与延长推杆32均为刚性连接，用于采集延长推杆32向待测称重传感器2施加的载荷即标准力数据。

所述环境测试箱1放置于固定支架34中，且环境测试箱1和固定支架34均放置于底座7上。所述底座7由球墨铸铁浇筑而成，下表面与地面接触。

由图2所示，所述环境测试箱1内部设有电热丝11、风机12。所述环境测试箱1通过连接管15分别与位于环境测试箱1外部的制冷机13、加湿器14相连通。利用电热丝11实现环境测试箱1内的高温环境，利用制冷机13实现环境测试箱1内的低温环境，利用加湿器14实现环境测试箱1内的湿度环境，利用风机12实现环境测试箱1内的空气流动。所述环境测试箱1内部还设有温度检测器16、湿度检测器17，分别用于检测环境测试箱1内的温度、湿度。

由图3所示，系统还包括：数采单元4、控制单元5、工控机6。

所述数采单元4分别与标准力传感器33、待测称重传感器2通讯连接，用于获取标准力传感器33所采集的标准力数据，以及获取待测称重传感器2所采集的实际重量数据。所述数采单元4还分别与温度检测器16、湿度检测器17通讯连接，用于获取温度检测器16所检测的温度数据，以及获取湿度检测器17所检测的温度。

所述数采单元4与工控机6通讯连接，将所获取的标准力传感器33采集的标准力数据，以及待测称重传感器2采集的实际重量数据发送给工控机6，所述数采单元4还将所获取的环境测试箱1内的温度数据和湿度数据发送给工控机6。

所述控制单元5与电动推杆31相连接，用于控制电动推杆31的运动状态。所述控制单元5还分别与电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14，用于分别控制电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14的运行状态。

所述工控机6与控制单元5通讯连接，向控制单元5发送电动推杆31的控制指令，以及向控制单元5发送电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14的控制指令。

所述工控机6用于设定目标载荷即目标力值，待测称重传感器2在测试过程中，工控机6向控制单元5发送控制指令，控制电动推杆31带动延长推杆32进行直线运动，向待测称重传感器2施加载荷，数采单元4实时获取标准力传感器33采集的标准力数据以及待测称重传感器2采集的实际重量数据并发送给工控机6；工控机6对标准力传感器33采集的标准力数据进行监控，若标准力传感器33所采集的标准力数据达到设定的目标力值后，则工控机6向控制单元5发送控制指令，电动推杆31停止运动并自锁。

待测称重传感器2在测试过程中，工控机6还采用PID调节的方式对环境测试箱1内的测试环境进行调节，具体如下所示：

S1，工控机6根据待测称重传感器2的环境要求，向控制单元5发送电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14的控制指令即运行参数，控制电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14的运行状态；

S2，数采单元4获取温度检测器16和湿度检测器17所采集的环境测试箱1内的温度数据和湿度数据，并将环境测试箱1内的温度数据和湿度数据发送给工控机6；

S3，工控机6根据环境测试箱1内的温度数据和湿度数据，分别对电热丝11、风机12、制冷机13、加湿器14的运行参数进行PID调节，使得环境测试箱1内的温度和湿度达到测试所需的环境要求。

所述工控机6还用于设置测试周期，并将称重传感器在测试周期内的每次测试过程中的各项数据进行记录，生成文本文档。

在本发明中，待测称重传感器2的测试环境可自由调节，即环境的温湿度可自由调节，且活动杆342可在两侧支撑杆343间自由上下移动，对称重传感器2施加动态载荷。

当进行恒温湿度测试时，由pc工控机6设置好温湿度和施加载荷目标值，当环境测试箱1内的温湿度到达设定值时，工控机6控制电动推杆31带动活动杆342向下移动，将载荷作用在标准力传感器33上后，再通过延长支杆32将力传达给被待测称重传感器2，当标准力传感器33的标准力数据达到施加载荷目标值时，电动推杆31自锁，等待待测称重传感器2所需测试时间后，进行下一载荷目标值的施加。

当进行可变温湿度测试时，由pc工控机6设置好温湿度和施加载荷目标值，当环境测试箱1内的温湿度到达设定值时，工控机6控制电动推杆31带动活动杆342向下移动，将载荷作用在标准力传感器33上后，再通过延长支杆32将力传达给被待测称重传感器2，当标准力传感器33的标准力数据达到施加载荷目标值时，电动推杆31自锁，等待待测称重传感器2所需测试时间后，进行下一阶段的温湿度测试。

本发明可以快速便捷可靠的改变称重传感器的测试环境，且同步对称重传感器施加动态载荷，通过工控机的软件编程控制电动推杆对称重传感器施加动态载荷，以及通过工控机的软件编程调节环境测试箱内的温湿度，并实时采集称重传感器的信号输出，同时将每次测试过程中的数据进行记录，将标准力数据、实际重量数据和环境数据进行拟合分析，为传感器厂家提供不同温湿度、不同梯度载荷时的称重传感器的输出精度以及可靠度的评估依据，为传感器温漂补偿算法和环境适用性改进做基础。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，包括：用于用于向待测称重传感器(2)提供测试环境的环境测试箱(1)，用于向待测称重传感器(2)施加载荷的力源装置(3)；

所述环境测试箱(1)的顶部开设有通孔(10)，所述待测称重传感器(2)放置于环境测试箱(1)中且位于所述通孔(10)的正下方；

所述力源装置(3)包括：电动推杆(31)，与电动推杆(31)相连的延长推杆(32)，设置在电动推杆(31)与延长推杆(32)之间的标准力传感器(33)；

所述电动推杆(31)与延长推杆(32)的一端相连接，电动推杆(31)带动延长推杆(32)进行直线运动；所述延长推杆(32)的另一端朝向环境测试箱(1)上的通孔(10)，延长推杆(32)的截面大小与通孔(10)的截面大小相适配，所述延长推杆(32)穿过通孔(10)向放置于环境测试箱(1)中的待测称重传感器(2)施加载荷。

2.根据权利要求1所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，所述力源装置(3)还包括固定支架(34)；所述固定支架(34)的两侧支撑杆(343)沿竖直方向设有凹槽；所述固定支架(34)中设有沿水平方向设置的活动杆(342)，且活动杆(342)的两端分别位于两侧支撑杆(343)沿竖直方向的凹槽中，活动杆(342)在固定支架(34)中可沿竖直方向滑动；

所述电动推杆(31)的固定端与固定支架(34)顶部的固定杆(341)相连接；所述电动推杆(31)的伸缩端与固定支架(34)中的活动杆(342)相连接，电动推杆(31)的伸缩带动活动杆(342)沿竖直方向的滑动；所述活动杆(342)的下方连接有延长推杆(32)，活动杆(342)的滑动带动延长推杆(32)沿竖直方向的运动，所述标准力传感器(33)设置在活动杆(342)与延长推杆(32)之间。

3.根据权利要求1所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，系统还包括：数采单元(4)、控制单元(5)、工控机(6)；

所述数采单元(4)分别与标准力传感器(33)、待测称重传感器(2)通讯连接，用于获取标准力传感器(33)所采集的标准力数据，以及获取待测称重传感器(2)所采集的实际重量数据；所述数采单元(4)还与工控机(6)通讯连接，将所获取的标准力传感器(33)采集的标准力数据，以及待测称重传感器(2)采集的实际重量数据发送给工控机(6)；

所述控制单元(5)与电动推杆(31)相连接，用于控制电动推杆(31)的运动状态；

所述工控机(6)与控制单元(5)通讯连接，向控制单元(5)发送电动推杆(31)的控制指令。

4.根据权利要求1所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，所述工控机(6)用于设定目标载荷即目标力值；

在待测称重传感器(2)的测试过程中，工控机(6)向控制单元(5)发送控制指令，控制电动推杆(31)带动延长推杆(32)进行直线运动，向待测称重传感器(2)施加载荷，数采单元(4)实时获取标准力传感器(33)采集的标准力数据以及待测称重传感器(2)采集的实际重量数据并发送给工控机(6)；工控机(6)对标准力传感器(33)采集的标准力数据进行监控，若标准力传感器(33)所采集的标准力数据达到设定的目标力值后，则工控机(6)向控制单元(5)发送控制指令，电动推杆(31)停止运动并自锁。

5.根据权利要求3所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，所述环境测试箱(1)内部设有电热丝(11)、风机(12)；所述环境测试箱(1)通过连接管(15)分别与位于环境测试箱(1)外部的制冷机(13)、加湿器(14)相连通；

利用电热丝(11)实现环境测试箱(1)内的高温环境，利用制冷机(13)实现环境测试箱(1)内的低温环境，利用加湿器(14)实现环境测试箱(1)内的湿度环境，利用风机(12)实现环境测试箱(1)内的空气流动；

所述控制单元(5)还分别与电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)，用于分别控制电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)的运行状态；

所述工控机(6)还向控制单元(5)发送电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)的控制指令。

6.根据权利要求5所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，所述环境测试箱(1)内部还设有温度检测器(16)、湿度检测器(17)，分别用于检测环境测试箱(1)内的温度、湿度；

所述数采单元(4)还分别与温度检测器(16)、湿度检测器(17)通讯连接，用于获取温度检测器(16)所检测的温度数据，以及获取湿度检测器(17)所检测的温度；所述数采单元(4)将所获取的环境测试箱(1)内的温度数据和湿度数据发送给工控机(6)。

7.根据权利要求6所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，待测称重传感器(2)在测试过程中，工控机(6)采用PID调节的方式对环境测试箱(1)内的测试环境进行调节，具体如下所示：

S1，工控机(6)根据待测称重传感器(2)的环境要求，向控制单元(5)发送电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)的控制指令即运行参数，控制电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)的运行状态；

S2，数采单元(4)获取温度检测器(16)和湿度检测器(17)所采集的环境测试箱(1)内的温度数据和湿度数据，并将环境测试箱(1)内的温度数据和湿度数据发送给工控机(6)；

S3，工控机(6)根据环境测试箱(1)内的温度数据和湿度数据，分别对电热丝(11)、风机(12)、制冷机(13)、加湿器(14)的运行参数进行PID调节，使得环境测试箱(1)内的温度和湿度达到测试所需的环境要求。

8.根据权利要求3～7任意所述的一种称重传感器的力与环境叠加测试系统，其特征在于，所述工控机(6)用于设置测试周期，并将称重传感器在测试周期内的每次测试过程中的各项数据进行记录，生成文本文档。

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