CN86109655A

CN86109655A - 平行梁式电子盘秤偏载误差的补偿方法

Info

Publication number: CN86109655A
Application number: CN 86109655
Authority: CN
Inventors: 阮米芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1987-07-22

Abstract

本发明涉及应变式传感器的应用。它采用补偿应变片和补偿电阻，完全消除了加载位置对平行梁式传感器输出的影响。采用这种方法可以用单个传感器来制作电子盘秤，而称量精度完全取决于所用传感器的精度。

Description

本发明涉及应变式传感器。

制造电子盘秤（包括电子台秤）的传统方法是在三个排成三角形的传感器上加秤盘（或平台），它与使用单个传感器的盘秤相比，具有结构复杂和成本高的缺点。并且，只有当三个传感器的传感器系数完全一致时，才不会产生由于加载位置不确定而引起的输出误差。另外，复杂的结构也会导致系统精密的下降。

当平行梁式传感器出现以后，由于根据理论分析该传感器的输出对加载位置不敏感，所以传感器工作者都希望用单个的传感器来制作电子盘秤。但是，由于实际做出的这种盘秤在加工和工艺上均存在着一些无法完全消除的误差，所以使得它的输出大多对加载位置有较大的敏感性。它的偏载误差常常大于1%，因而无法推广使用。

本发明的任务是找出一种在一般情况下均可以完全消除这种误差的补偿方法。

这种方法把补偿分为轴向补偿和侧向补偿。前者针对载荷在弹性体轴向的移动，后者针对于载荷在垂直于弹性体轴方向的移动。根据需要，可以对其中之一进行补偿，也可以对二者进行补偿。侧向补偿必须有补偿片和补偿电阻;轴向补偿必须有补偿电阻，补偿片可有可无，视所用的电路而定。补偿目的均由调节补偿电阻的大小达到。

补偿片应该贴在梁深最小的截面上。因为通常工作片贴在弹性体的内应变峰值位置，所以补偿片最好安排在外表面，若把补偿片和工作片均安排在内表面，则应该考虑弹性体的厚度是否足够。补偿片可以选用小规格的应变片。轴向补偿片的方向应该与弹性体轴的方向一致，若采用二个轴向补偿片，则不能把它们同安排在上梁或下梁。侧向补偿片的方向应该与弹性体轴成45°，若采用二个侧向补偿片，则在弹性体端头受扭转时，它们的粘贴方向使得它们感受到符号相反的应变。最好把侧向补偿片和轴向补偿片分别贴在相对角的位置上。补偿片的方向和位置允许有小的偏差，但较大的偏差将导致补偿片补偿能力的下降。

可以达到补偿目的的电路有很多种形式。它们可以是单电桥电路，也可以是双电桥电路（通常其中一架为补偿电桥，另一架为工作电桥）。双电桥电路中有串联电桥和并联电桥，它们各自又可以分为几种形式，例如，补偿片与补偿电阻串联或补偿片与补偿电阻并联。在单电桥电路中，补偿片可以采用一个或几个。采用四个补偿片的电路具有对称的特点，它包括二种形式，一种是补偿元件与工作片串联，另一种是补偿元件与工作片并联，前者要求补偿片的阻值较小，才不致使传感器系数有大的下降;后者要求补偿片的阻值较大，才不致使传感器系数有大的下降。前者是本发明人推荐的电路。它与采用一个补偿片的一种电路将在下面作为二个实施方案介绍。其它电路均无特别的优点，所以不作详细介绍。

实施方案1：

该方案的电路如附图1所示。其中R₁～R₄为工作片，R^′ ₁～R^′ ₄为补偿片，r₁～r₄为补偿电阻，V为数字电压表，E为稳压电源。

轴向补偿的二个补偿片和侧向补偿的两个补偿片必须分别安排在相邻的桥臂上。在这里我们假定R^′ ₁和R^′ ₂为轴向补偿片，R^′ ₃和R^′ ₄为侧向补偿片。

实施时，建议先进行轴向补偿，然后再进行侧向补偿。侧向补偿完成后，一般无需要再作补偿，只有在精度要求特别高的场合才需要再作一次轴向补偿。补偿过程中，r₁和r₂，r₃和r₄应分别保持一致（包括阻值，种类和规格等）。

轴向补偿完成的标志是所选取的补偿电阻使得载荷（一般选择在0.5～1倍满量程载荷之间）在轴向移动时，输出的变化在允许误差范围内。相似地，侧向补偿完成的标志是所选取的补偿电阻使得载荷在侧向移动时，输出的变化在允许误差范围内。

值得注意的是，若加上补偿元件后，轴向误差加剧（误差的符号相同，且数值增大），则应把R^′ ₁和R^′ ₂互换。相似地，若侧向误差加剧，应把R^′ ₃和R^′ ₄互换。补偿电阻应选用温度系数小的电阻。

实施方案2：

该方案采用附图2所示的电路，其中R′为侧向补偿片，r₂为侧向补偿电阻，r₁为轴向补偿电阻，r₃为轴向平衡电阻，r₄为侧向平衡电阻，其它符号与实施方案1相同。r₃和r₄中也可以省去一个，但可能增加补偿时的麻烦。

实施时，也建议先进行轴向补偿后进行侧向补偿。侧向补偿完成后，一般也不必再作补偿。

补偿完成的标志与方案1相同，由调节r₁与r₂达到，在需要时应调节r₃或r₄使电桥平衡。

若轴向误差加剧，应把r₁和r₃换到桥臂1相应的位置上去。若侧向误差加剧，则应把R′和r₂并联后与r₄互换。

在这二个实施方案中，补偿片的阻值应取得较小。否则，将使传感器系数有较大的下降。但是，太小的补偿片阻值可能导致补偿不完全。采用方案1时，补偿片的阻值可选在工作片阻值的1/10左右。采用方案2时，补偿片的阻值可选在工作片阻值的2/10左右。精心制作的传感器可选用较小的补偿片阻值。若补偿片的贴片方向和位置偏差较大，将降低补偿片的补偿作用，因而将要求选用较大阻值的补偿片，从而降低了传感器系数。

方案2的特点在于只用一个补偿片，但由于电路不对称，可能导致较大的另点温度漂移。方案1为本发明人推荐的方法。

由于在电子盘秤中，载荷位置的不确定度很大，所以在弹性体中将存在着较大的偏载应力。因此，将一个双梁式传感器用于电子盘秤时，满量程载荷应较一般使用时为小。这也意味着传感器系数将下降。为了减轻这种影响，可以采用二种方法：一是用波纹管密封;二是增加上下梁的间距，例如，把双连园孔改成双连椭园孔等。

Claims

1、一种补偿平行梁式传感器由于加载位置的不确定所引起的输出误差的方法，本发明的特征是，在桥路中含有补偿电阻和补偿片(只做轴向补偿时可以不用补偿片)，用调节补偿电阻大小的方法来达到补偿目的。

2、根据权利（1）所述的方法，其特征是，把补偿分成轴向补偿和侧向补偿，可以只补偿其中之一，也可以都进行补偿。

3、根据权利（1）或权利（2）所述的方法，其特征是，取一对相邻的桥臂做轴向补偿，另一对相邻的桥臂做侧向补偿。

4、根据权利（1）至（3）中任一项所述的方法，其特征是，二个侧向补偿片的贴片方位使得当弹性体端头受扭转时，它们将测出符号相反的信号，二个轴向补偿片不在同一条梁上。

5、根据权利（1）至（4）中任一项所述的方法，其特征是，使补偿片贴在梁深最小的截面上，轴向补偿片的方向与弹性体轴一致，侧向补偿片成45°方向。

6、根据权利（1）至（5）中任一项所述的方法，其特征是，根据采用的电路，取较小的或较大的补偿片阻值。

7、根据权利（1）至（6）中任一项所述的方法，其特征是，采用双电桥或单电桥。

8、根据权利（1）至（7）中任一项所述的方法，其特征是，用于电子盘秤或电子台秤。

9、根据权利（1）至（8）中任一项所述的方法，其特征是，用波纹管密封和增加上下梁的间距。

10、根据权利（1）至（9）中任一项所述的方法，其特征是，若用二个轴向补偿电阻或二个侧向补偿电阻，则它们分别保持一致。