CN203178009U

CN203178009U - 一种数学温度补偿的应变式负荷传感器

Info

Publication number: CN203178009U
Application number: CN 201320115553
Authority: CN
Inventors: 姚进辉; 王秀荣; 赖征创; 郭贵勇; 梁伟
Original assignee: Fujian Metrology Institute
Current assignee: Fujian Metrology Institute
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2023-03-14

Abstract

本实用新型提供了一种数学温度补偿的应变式负荷传感器，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；所述负荷传感器还包含一温度修正模块及一热敏电阻；所述电桥的输出端与所述温度修正模块的第一输入端连接；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与所述温度修正模块的第二输入端连接。本实用新型的优点在于，有效减少温度变化产生的误差，且实时动态补偿、补偿精度高、补偿温度范围广。

Description

一种数学温度补偿的应变式负荷传感器

【技术领域】

本实用新型涉及一种应变式负荷传感器，特别指一种数学温度补偿的应变式负荷传感器。

【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】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种数学温度补偿的应变式负荷传感器，结构简单，减少温度变化影响负荷传感器的精度。

本实用新型是这样实现的：一种数学温度补偿的应变式负荷传感器，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；所述负荷传感器还包含一温度修正模块及一热敏电阻；所述温度修正模块设有一第一输入端及一第二输入端；所述电桥的输出端通过所述第一输入端与所述温度修正模块连接；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所述第二输入端与所述温度修正模块连接。

较佳的，所述温度修正模块包含一第一信号放大器、一第二信号放大器、一第一模数转换芯片、一第二模数转换芯片、一单片机及一计算机；所述第一信号放大器与所述第一模数转换芯片连接；所述第二信号放大器与所述第二模数转换芯片连接；所述单片机分别与所述第一模数转换芯片、第二模数转换芯片、计算机连接；所述电桥的输出端通过所述第一输入端与所述第一信号放大器连接；所述热敏电阻的输出端通过所述第二输入端与所述第二信号放大器连接；所述计算机通过所述温度修正模块的输出端与所述显示装置连接。

本实用新型的优点在于：通过在弹性体上黏贴热敏电阻，实时采集弹性体的温度数据，通过温度修正模块针对该温度数据对负荷传感器的载荷值显示进行实时补偿调整，从而达到温度补偿的效果。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种数学温度补偿的应变式负荷传感器的电路结构示意图。

图2是本实用新型一种数学温度补偿的应变式负荷传感器的结构框图。

图3是本实用新型一种数学温度补偿的应变式负荷传感器中温度修正模块的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1和图2所示，一种数学温度补偿的应变式负荷传感器100，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；所述温度修正模块5设有一第一输入端51及一第二输入端52；所述电桥300的输出端通过所述第一输入端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的输出端通过所述第二输入端52与所述温度修正模块5连接。通过黏贴于弹性体2上由电阻应变片3连接组成的电桥300及热敏电阻6分别采集载荷值数据及温度数据，最终由温度修正模块5根据预先模拟出的温度与载荷值之间的变化，对显示出的载荷值数据进行修正，达到实时补偿的效果，使测量结果更精准，且温度补偿的范围广。

如图3所示，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端52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。此设计使提供温度补偿功能的温度修正模块5在结构上更简单容易。

本实用新型在应用时，通过温度修正模块及黏贴于该弹性体上的热敏电阻提供一个实时温度补偿修正的结构平台；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。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，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，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种数学温度补偿的应变式负荷传感器，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：所述负荷传感器还包含一温度修正模块及一热敏电阻；所述温度修正模块设有一第一输入端及一第二输入端；所述电桥的输出端通过所述第一输入端与所述温度修正模块连接；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所述第二输入端与所述温度修正模块连接。

2.如权利要求1所述的一种数学温度补偿的应变式负荷传感器，其特征在于：所述温度修正模块包含一第一信号放大器、一第二信号放大器、一第一模数转换芯片、一第二模数转换芯片、一单片机及一计算机；所述第一信号放大器与所述第一模数转换芯片连接；所述第二信号放大器与所述第二模数转换芯片连接；所述单片机分别与所述第一模数转换芯片、第二模数转换芯片、计算机连接；所述电桥的输出端通过所述第一输入端与所述第一信号放大器连接；所述热敏电阻的输出端通过所述第二输入端与所述第二信号放大器连接；所述计算机通过所述温度修正模块的输出端与所述显示装置连接。