CN212253981U - 一种应变式传感器的温度测试与补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应变式传感器的温度测试与补偿系统，包括应变式传感器、放大器、温度补偿片和ADC数据采集模块，特点是：应变式传感器通过并联的方式连接在稳压电源上并与放大器相连接，温度补偿片串联在应变式传感器的电桥的桥臂上，ADC数据采集模块并联于RS485总线接口。本实用新型通过在应变式传感器的电桥的桥臂上串联温度补偿片实现温度补偿，并通过使应变式传感器和ADC数据采集模块一一对应形成独立的零点温度测试通道，使多个应变式传感器能同步进行测试，从而提高生产效率，并能大幅提高传感器的测量精度和重复性精度。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种应变式传感器的温度测试与补偿系统。
背景技术
应变式传感器主要由弹性体、敏感元件和转换电路组成，其工作原理是通过弹性体将受到的应变转换为敏感元件的电阻变化，再通过路桥将电阻变化转化为电压变化输出给信号调理电路。应变式传感器具有随温度变化而变化的零点，会对传感器的测量精度产生影响，因此，在应变式传感器的制作过程中，需要进行零点温度的测试与补偿操作。
现有技术的零点温度测试通常是将传感器放置在温度可调的试验箱内，逐个采集传感器在低温、常温和高温下的零点，这种测试方法测试时间长，生产效率低，并且现有设计的ADC数据采集模块采用集中供电的方式，单只传感器无法与放大器建立起补偿通道，实际使用时，容易出现因单只传感器短路而导致所有传感器均无法正常测试的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种测试时间短、生产效率高、补偿后的传感器测量精度高的应变式传感器的温度测试与补偿系统。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该应变式传感器、放大器、温度补偿片和ADC数据采集模块，其特征在于：所述应变式传感器放置于高低温试验箱内，若干数量的应变式传感器通过并联的方式连接在稳压电源上，并且均与放大器相连接，所述温度补偿片串联在应变式传感器的电桥的桥臂上，所述ADC数据采集模块与放大器相连接。高低温试验箱可实现较为精确的温度控制，温度波动通常小于0.2℃，有利于保证零点温度测量数据的准确性，高低温试验箱的测试温度通常采用：低温-10℃、常温20℃和高温40℃。也可通过编程自由设定。ADC数据采集模块用于将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便数字系统进行计算、处理、存储、控制和显示，并将不同温度下的零点数据进行采集。理想情况下，传感器的零点输出是不受温度影响的，但实际上，由于应变计的分散度，粘贴工艺的不一致，以及焊点、引线长短等诸多因素的影响，使得传感器的零点输出在温度变化时产生漂移，尤其在高温环境下漂移更为显著，并且每个传感器的漂移程度各不一样，为了将传感器的零点温度漂移控制在较小的范围内以保证传感器在变温环境中的稳定性，通常采用在传感器的电桥的桥臂上串联温度补偿片，以抵消传感器自身在温度变化时的漂移量，达到温度补偿的效果。
作为优选，本实用新型的ADC数据采集模块与应变式传感器一一对应。本实用新型的每个传感器均对应独立的ADC数据采集模块，各传感器的测量互不影响，使得电源反馈的长线补偿、电压波动补偿、温度补偿等都可以累积地起作用，进而大幅提高传感器的测量精度和重复性精度。此外，由于各ADC数据采集模块独立工作，当发生传感器短路或断路时，能够快速找出问题传感器，保证生产效率。
作为优选，本实用新型的温度补偿片采用经时效处理的铜丝。温度补偿片主要采用经时效处理的铜丝或镍丝，与镍丝相比，铜丝的焊接性能好，电阻-温度曲线具备更好的线性，材料价格也较低，因而选用铜丝作为温度补偿片的原材料。实际使用时，铜丝的外部经绝缘处理，以免同传感器的弹性体之间发生短路。
作为优选，本实用新型的ADC数据采集模块并联于RS485 总线接口，所述过RS485总线接口采用国际标准MODBUS-RTU 协议。通过RS485总线接口的方式能够实现多地址通讯和测量值的快速读取，并有助于增强线路的抗共模干扰能力。
作为优选，本实用新型的ADC数据采集模块对应变式传感器的桥路电压为10V。现有技术的桥路电压通常为5V，将其提高至10V能够大幅改善测试效果，以及有效改善应变传感器的老化效果。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型的应变式传感器的温度补偿通过在传感器的电桥的桥臂上串联温度补偿片实现，并通过使应变式传感器和ADC数据采集模块一一对应形成独立的零点温度测试通道，使电源反馈的长线补偿、电压波动补偿、温度补偿等都可以累积地起作用，从而大幅提高传感器的测量精度和重复性精度，并能在发生传感器短路或短路现象时，快速找出问题传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的简易电路示意图。
图2是本实用新型实施例的局部电路示意图。
附图标记说明：1、应变式传感器；2、放大器；3、温度补偿片；4、ADC数据采集模块；5、稳压电源。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2，本实施例的应变式传感器的温度测试与补偿系统，包括应变式传感器1、放大器2、温度补偿片3和ADC数据采集模块4。
本实施例的应变式传感器1放置于高低温试验箱内，高低温试验箱的测试温度为：低温-10℃、常温20℃和高温40℃，高低温试验箱可实现较为精确的温度控制，温度波动通常小于0.2℃，有利于保证零点温度的测量数据的准确性，测试温度也可通过编程自由设定。
本实施例的应变式传感器1通过并联的方式连接在稳压电源5上，并且应变式传感器1均与放大器2相连接，ADC数据采集模块4与放大器2相连接，并且ADC数据采集模块4并联于RS485 总线接口，RS485 总线接口采用国际标准MODBUS-RTU 协议，通过RS485总线接口的方式能够实现多地址通讯和测量值的快速读取，并有助于增强线路的抗共模干扰能力。ADC数据采集模块4与应变式传感器1一一对应，使得各应变式传感器1的测量结果互不影响，并能使电源反馈的长线补偿、电压波动补偿和温度补偿等都可以累积起作用，进而大幅度提高应变式传感器1的测量精度和重复性精度，并且由于各ADC数据采集模块4独立工作，当应变式传感器1发生短路或断路时，能够快速地找出问题传感器，保证生产效率。
本实施例的ADC数据采集模块4对应变式传感器1的桥路电压为10V，ADC数据采集模块4用于将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便数字系统进行计算、处理、存储、控制和显示，并将不同温度下的零点数据进行采集。现有技术的桥路电压通常为5V，将其提高至10V能够大幅改善测试效果以及有效提高应变传感器的老化效果。
理想情况下，应变式传感器1的零点输出是不受温度影响的，但实际上，由于应变计的分散度，粘贴工艺的不一致，以及焊点、引线长短等诸多因素的影响，使得应变式传感器1的零点输出在温度变化时产生漂移，尤其在高温环境下漂移更为显著，并且每个应变式传感器1的漂移程度各不一样，为了将应变式传感器1的零点温度漂移控制在较小的范围内以保证传感器在变温环境中的稳定性，通常采用增加温度补偿片3的方式。本实施例的温度补偿片3串联在应变式传感器1的电桥的桥臂上，用于抵消应变式传感器1自身在温度变化时的漂移量，从而提高其测量精度和重复性精度，温度补偿片3采用经时效处理的铜丝作为原材料，并且在实际使用时，在铜丝的外部经过绝缘处理，以防止与应变式传感器1的弹性体发生短路。温度补偿片3也可使用经时效处理的镍丝，但铜丝与镍丝相比，铜丝的焊接性能好，电阻-温度曲线具备更好的线性，材料价格也较低，因此通常选铜丝为温度补偿片3的原材料。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种应变式传感器的温度测试与补偿系统，包括应变式传感器（1）、放大器（2）、温度补偿片（3）和ADC数据采集模块（4），其特征在于：所述应变式传感器（1）放置于高低温试验箱内，若干数量的应变式传感器（1）通过并联的方式连接在稳压电源（5）上，并且均与放大器（2）相连接，所述温度补偿片（3）串联在应变式传感器（1）的电桥的桥臂上，所述ADC数据采集模块（4）与放大器（2）相连接。
2.根据权利要求1所述的应变式传感器的温度测试与补偿系统，其特征在于：所述ADC数据采集模块（4）与应变式传感器（1）一一对应。
3.根据权利要求1所述的应变式传感器的温度测试与补偿系统，其特征在于：所述温度补偿片（3）采用经时效处理的铜丝或温补镍片。
4.根据权利要求1所述的应变式传感器的温度测试与补偿系统，其特征在于：所述ADC数据采集模块（4）并联于RS485 总线接口，所述RS485 总线接口采用国际标准MODBUS-RTU协议。
5.根据权利要求1所述的应变式传感器的温度测试与补偿系统，其特征在于：所述ADC数据采集模块（4）对应变式传感器（1）的桥路电压为10V。
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113108686A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-13 | 上海卫星工程研究所 | 一种用于航天器的应变测量装置及其测量方法 |
| CN114608712A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-10 | 广东电网有限责任公司 | 一种电缆中间接头测温装置 |
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| CN114608712A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-10 | 广东电网有限责任公司 | 一种电缆中间接头测温装置 |
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