CN1399122A - 一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法，在称重传感器内部或靠近称重传感器的地方安装一只温度传感器，并进行零点温度—零点输出、温度—弹性模量标定，由称重显示器生成零点温度—零点输出曲线和温度—弹性模量变化曲线，工作时秤称重显示器首先根据零点温度—零点输出曲线进行零点温度补偿，然后再根据温度—弹性模量变化曲线进行弹性模量补偿，最后称重显示器根据重量基准标定值将实际重量信号换算成真实重量。本发明不仅解决了温度对称重传感器的影响，同时也解决了温度对衡器其它部件的影响。

Description

一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法

                          技术领域

本发明涉及对衡器的温度补偿，特别是涉及一种对电子衡器进行温度补偿的方法。

                          背景技术

众所周知，将粘贴在弹性元件应变区上的电阻应变计，按相对臂应变方向相同、相邻臂应变方向相反的原则，组成惠斯顿电桥电路，即称重传感器的初始电路，就组成了一只可以使用的称重传感器。这种传感器虽然可以使用，但由于内在的各种影响因素和外部环境条件的影响，其输出特性将会较大地偏离理想的输出特性，主要性能指标均较差，达不到高准确度称重传感器的技术要求。为了提高称重传感器的综合性能指标，就必须采取各种补偿措施，其中和温度有关的两项补偿是零点输出补偿、弹性模量补偿。常规的补偿方法是采用电路补偿，即找出电桥电路中电阻温度系数小的桥臂，在其上串入一个电阻温度系数较大的零点温度补偿电阻，进行零点温度补偿：在电桥的供桥回路中，串接一个随温度变化而变化的弹性模量补偿电阻，进行弹性模量补偿。此种补偿方法只能对单只传感器进行补偿，并且经验性很强，只有经过多次反复调整，才能基本满足昼夜温差较小的地区使用。在实际应用中，由于各个季节环境温度不同，大量采用应变式传感器的电子衡器超差严重，必须进行重新标定才能适应气候的变化。对于昼夜温差变化较大的地区，采用应变式称重传感器的电子衡器在户外几乎无法使用。采用电路补偿效果不佳的关键问题是：不可能找到一种材料或几种材料，它能在整个温度变化范围内能够完全抵消由于温度变化对衡器造成的称量误差。

                          发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法，采用这种方法不需改变供桥回路即可对应变式传感器准确进行温度补偿。

为此，本发明采用的技术方案为：一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法，在称重传感器内部或靠近称重传感器的地方安装一只温度传感器，并进行零点温度—零点输出、温度—弹性模量标定，由称重显示器生成零点温度—零点输出曲线和温度—弹性模量变化曲线，工作时秤体部分在将重量信号传给称重显示器的同时，也将温度信号传给称重显示器，称重显示器首先根据零点温度—零点输出曲线进行零点温度补偿，即当前重量信号值减当前温度对应的零点温度输出值，得出新的重量信号值，然后再根据温度—弹性模量变化曲线进行弹性模量补偿，即新的重量信号值乘以当前温度对应的弹性模量补偿系数获得实际重量信号值，最后称重显示器根据重量基准标定值将实际重量信号换算成真实重量。

采用本发明提供的补偿方法有以下优点：

(1)用常规方法进行零点温度补偿需进行多次反复升、降温才能补偿到较好值，而用本方法二次升降温过程就能补偿的相当准确；(2)常规方法零点温度补偿只在三个点上进行补偿，而用本方法则可以多点补偿，再加上多次插值，几乎是在所有点上进行补偿；(3)常规方法需对平衡电路进行多次焊接，降低了元器件的可靠性，而用本方法则一次焊接即可；(4)对于出厂检验零点温度输出或弹性模量补偿不合格的传感器，常规方法是拆开传感器重新进行贴片、补偿，而采用本方法重新测试即可；(5)用镍片对传感器进行弹性模量补偿时，由于镍片的非线性，破坏了传感器固有的线性。本方法则不存在此问题；(6)采用本方法进行零点温度和弹性模量补偿的电子衡器，能够适应昼夜温差较大的工作，如我国的东北，西北等地。另外，由于所有的标定工作由称重显示器进行，所以采用微机联网技术进行大批量生产将是降低生产成本，提高产品质量的最佳选择。这种补偿方法不仅解决了温度对称重传感器的影响，同时也解决了温度对衡器其它部件的影响。通过本方法标定出来的电子衡器能够在宽温下达到OIML 级要求。

                        具体实施方式

在称重传感器内部或靠近称重传感器的地方安装一只温度传感器，并进行零点温度—零点输出、温度—弹性模量标定，由称重显示器生成零点温度—零点输出曲线和温度—弹性模量变化曲线，工作时秤体部分在将重量信号传给称重显示器的同时，也将温度信号传给称重显示器，称重显示器首先根据零点温度—零点输出曲线进行零点温度补偿，即当前重量信号值减当前温度对应的零点温度输出值，得出新的重量信号值，然后再根据温度—弹性模量变化曲线进行弹性模量补偿，即新的重量信号值乘以当前温度对应的弹性模量补偿系数获得实际重量信号值，最后称重显示器根据重量基准标定值将实际重量信号换算成真实重量。

上述零点温度—零点输出、温度—弹性模量的标定方法为：

1、将未进行温度补偿但其它指标均符合要求的称重传感器安装在秤体内，同时安装一只温度传感器。

2、准备一块与秤体配备出售的称重显示器。

3、将秤体放在恒温箱内，在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃对秤体进行零点温度输出标定，称重显示器由此九点温度值和重量信号输出值并根据二次插值法或其他数字处理方法自动生成一条零点温度—零点输出曲线。当进行零点温度标定后，称重显示器空载显示不再受环境温度影响。

4、分别测出秤体在-20℃、20℃、40℃、60℃四个温度点上传感器的满载输出，将-20℃、40℃、60℃三个温度点的输出值分别除20℃温度点的输出值得出三个系数加上20℃温度点的系数1，共四个补偿系数，称重显示器由此四个补偿系数并根据二次插值法或其他数字处理方法生成温度—弹性模量变化曲线。当进行弹性模量标定后，称重显示器满载显示不再受环境温度影响。

5、在常温下对该衡器进行称重标定，并将标定值换算到20℃，将此标定值作为基准标定值，即相当于在常温20℃对该衡器进标定(和弹性模量补偿基准20℃一致)。

上述温度点的选定和温度范围的选定和补偿方法无关，温度点和温度范围的选定只和该电子衡器的使用温度范围和补偿精度有关，使用温度范围越宽，补偿精度越高，则选取的温度点数量也就越多。

Claims (4)

1、一种对应变式称重传感器进行温度补偿的方法，其特征在于，在称重传感器内部或靠近称重传感器的地方安装一只温度传感器，并进行零点温度—零点输出、温度—弹性模量标定，由称重显示器生成零点温度—零点输出曲线和温度—弹性模量变化曲线，工作时秤体部分在将重量信号传给称重显示器的同时，也将温度信号传给称重显示器，称重显示器首先根据零点温度—零点输出曲线进行零点温度补偿，即当前重量信号值减当前温度对应的零点温度输出值，得出新的重量信号值，然后再根据温度—弹性模量变化曲线进行弹性模量补偿，即新的重量信号值乘以当前温度对应的弹性模量补偿系数获得实际重量信号值，最后称重显示器根据重量基准标定值将实际重量信号换算成真实重量。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零点温度—零点输出的标定方法为：将未进行温度补偿但其它指标均符合要求的称重传感器安装在秤体内，同时安装—只温度传感器；准备一块与秤体配备出售的称重显示器，将秤体放在恒温箱内，在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃温度下对秤体进行零点温度输出标定，称重显示器由此九点温度值和重量信号输出值自动生成一条零点温度—零点输出曲线。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，温度—弹性模量的标定方法为：分别测出秤体在-20℃、20℃、40℃、60℃四个温度点上传感器的满载输出，将-20℃、40℃、60℃三个温度点的输出值分别除20℃温度点的输出值得出三个系数，连同20℃温度点的系数1，共四个补偿系数，称重显示器由此四个补偿系数生成温度—弹性模量变化曲线。

4、如权利要求1所述的的方法，其特征在于，在常温下对衡器进行称重标定，并将标定值换算到20℃，将此标定值作为重量基准标定值。