CN211085270U - 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置 - Google Patents

一种电阻式位移传感器温度自补偿装置 Download PDF

Info

Publication number
CN211085270U
CN211085270U CN201921048582.5U CN201921048582U CN211085270U CN 211085270 U CN211085270 U CN 211085270U CN 201921048582 U CN201921048582 U CN 201921048582U CN 211085270 U CN211085270 U CN 211085270U
Authority
CN
China
Prior art keywords
displacement sensor
resistance
type displacement
amplifier
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201921048582.5U
Other languages
English (en)
Inventor
许景波
马文博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Science and Technology
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201921048582.5U priority Critical patent/CN211085270U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN211085270U publication Critical patent/CN211085270U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

一种电阻式位移传感器温度自补偿装置，涉及电阻式位移传感器信号处理领域。解决电阻式位移传感器受温度影响产生误差的问题。本实用新型包括：恒流源、电阻式位移传感器、前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU。恒流源提供稳定电流；电阻式位移传感器产生输出测量信号；前置滤波器滤除***外部引入的干扰信号；放大器用于放大信号；抗混叠滤波器滤除放大器产生的干扰信号；A/D转换器用于模拟信号和数字信号转换；MCU对多路模拟开关进行通道选择，处理输出电压信号，并通过其内部线性处理把电压转换为位移。本实用新型电阻式位移传感器温度自补偿装置，可减小温度引起的传感器阻值变化所造成的误差，该方法准确高效，便于实际应用。

Description

一种电阻式位移传感器温度自补偿装置
技术领域
本实用新型解决温度引起电阻式位移传感器阻值变化所造成的误差问题，涉及电阻式位移传感器信号处理领域。
背景技术
电阻式位移传感器由于受到外界温度变化的影响，其电阻值也发生变化，从而造成误差；在传感器温度补偿中，分为硬件补偿和软件补偿；硬件补偿有灵敏度温度漂移补偿和零点温度漂移补偿；软件补偿是直接对输出信号进行补偿，找到实际与理想输出信号之间的关系式，通过单片机运算直接将结果显示为理想数值，软件补偿算法有分线段线性插值法、三次样条曲线插值算法等。
本实用新型通过在电阻式位移传感器两个端点和输出点这三点连接后续电路，可以在不同温度下得到满量程点、零点和输出点处的电压，然后通过MCU处理单元将电压转换成位移，通过这种自补偿方法可以减小温度变化带来的误差，提高测量精度。
发明内容
本实用新型目的是为了解决由温度引起的电阻式位移传感器阻值变化所造成的误差问题，从而提供了一种电阻式位移传感器温度自补偿装置。
本实用新型所述的电阻式位移传感器温度自补偿装置，其组成部分包括：恒流源、电阻式位移传感器、前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU；恒流源提供稳定电流；电阻式位移传感器产生输出测量信号；前置滤波器用于滤除***外部引入的干扰信号；放大器用于放大信号；抗混叠滤波器用于滤除放大器产生的干扰信号；A/D转换器用于模拟信号和数字信号的转换；MCU对多路模拟开关进行通道选择，处理输出电压信号，并通过其内部线性处理将电压转换为位移。
本实用新型所述的电阻式位移传感器温度自补偿方法，它包括以下步骤：
（1）恒流源、电阻式位移传感器、固定电阻组成一个串联电路；
（2）确定电阻式位移传感器的两个端点和输出点，并分别在此三点上依次连接前置滤波器、放大器，形成三路测量通道，再分别连接多路模拟开关的不同输入端，而多路模拟开关输出端则连接抗混叠滤波器、A/D转换器和MCU；
（3）MCU对上述三路测量通道进行选择，然后对信号进行处理，并通过其内部线性处理把电压转换为位移。
其中，步骤（2）中的各部分器件作用为：恒流源提供稳定电流；电阻式位移传感器产生输出测量信号；前置滤波器用于滤除***外部引入的干扰信号；放大器用于放大信号；抗混叠滤波器用于滤除放大器产生的干扰信号；A/D转换器用于模拟信号和数字信号的转换；MCU有两个作用：一个作用是对多路模拟开关进行通道选择，另一个作用是对输出电压信号进行处理，并通过其内部线性处理把电压转换为位移。
步骤（3）中的线性数学关系转换过程为：先得到满量程位移与初始位移的差值，以及满量程电压与零点电压的差值；然后得到这两个差值的比值；再用这个比值乘以电阻式位移传感器输出电压与零点电压的差值；最后用这个乘积加上初始位移，就可以得到电阻式位移传感器输出电压所对应的位移量。
本实用新型电阻式位移传感器温度自补偿装置，涉及电阻式位移传感器信号处理领域；通过在电阻式位移传感器两个端点和输出点这三点连接后续电路，可以在不同温度下得到满量程点、零点和输出点处的电压，然后再通过MCU处理单元将电压转换成位移，通过此自补偿装置可以减小温度变化带来的误差，提高测量精度；本测量电路所需外部元件简单，测量方法简捷高效。
附图说明
图1是电阻式位移传感器温度自补偿装置工作框图；
图2是电阻式位移传感器处理信号框图；
图3是电压与位移线性关系图。
具体实施方式
下面结合附图对电阻式位移传感器温度自补偿装置进行详细说明。
结合图1，2，3本实用新型电阻式位移传感器温度自补偿装置为：
具体实施方式一、如图1所示，电阻式位移传感器温度自补偿装置，它的组成部分包括：恒流源（1）、电阻式位移传感器（2）、前置滤波器（3）、放大器（4）、抗混叠滤波器（5）、A/D转换器（6）、MCU（7）；恒流源（1）提供稳定电流；电阻式位移传感器（2）产生输出测量信号；放大器（4）用于放大信号；抗混叠滤波器（5）用来滤除放大器产生的干扰信号；A/D转换器（6）用于模拟信号和数字信号的转换；MCU（7）对多路模拟开关进行通道选择，处理输出电压信号，并通过其内部线性处理将电压转换为位移。
具体实施方式二、如图2所示，本实用新型电阻式位移传感器处理信号过程为：
1、恒流源（1）、电阻式位移传感器（2）、固定电阻（3）组成一个测量电路；恒流源（1）提供稳定电流，电阻式位移传感器（2）和固定电阻（3）串联于电路中，电阻式位移传感器（2）产生输出测量信号，固定电阻（3）用于保护电路以防电流过大烧毁器件。
2、确定电阻式位移传感器（2）的两个端点和输出点，并分别在此三点上依次连接前置滤波器（4）、放大器（5），从而形成三路测量通道，再分别连接多路模拟开关（6）的不同输入端，而多路模拟开关（6）输出端则连接抗混叠滤波器（7）、A/D转换器（8）和MCU（9）；其中，前置滤波器（4）用于滤除***外部引入的干扰信号，放大器（5）用于放大信号，抗混叠滤波器（7）用于滤除放大器（5）引入的干扰信号，A/D转换器（8）将模拟信号转换成数字信号并传给MCU（9），MCU（9）有两个作用：一个是对多路模拟开关（6）进行通道选择，另一个是对输出电压信号进行处理，并通过其内部线性处理把电压转换为位移。
3、对三点处所采集到的信号进行滤波、放大、选择、滤波、A/D转换之后，MCU（9）处理输出电压信号，并通过线性数学关系把输出电压转换为位移。
4、上述线性数学关系，其过程为：假设电阻式位移传感器（2）的零点、输出点和满量程点处的电压分别是
Figure DEST_PATH_396672DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure DEST_PATH_551710DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_493121DEST_PATH_IMAGE003
，假设位移范围为
Figure DEST_PATH_75412DEST_PATH_IMAGE004
至
Figure DEST_PATH_469484DEST_PATH_IMAGE005
，则电阻式位移传感器（2）输出点处的电压值
Figure DEST_PATH_428213DEST_PATH_IMAGE002
所对应的位移为
Figure DEST_PATH_489710DEST_PATH_IMAGE006
，如下式所示：
Figure DEST_PATH_7017DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure DEST_PATH_888385DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure DEST_PATH_385226DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure DEST_PATH_301229DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_490902DEST_PATH_IMAGE005
都是已知的，所以只要测得电阻式位移传感器（2）输出点处的电压值
Figure DEST_PATH_859566DEST_PATH_IMAGE002
，就能得到此点电压值
Figure DEST_PATH_160098DEST_PATH_IMAGE002
在不同温度下所对应的位移
Figure DEST_PATH_930607DEST_PATH_IMAGE006
。
具体实施方式三、如图3所示，本实用新型电压与位移线性关系图的工作原理为：
假设恒流源的电流为I，电阻式位移传感器的电阻为
Figure DEST_PATH_291182DEST_PATH_IMAGE008
，固定电阻的电阻为
Figure DEST_PATH_147142DEST_PATH_IMAGE009
，电阻式位移传感器的零点、输出点和满量程点处的电压值分别是
Figure DEST_PATH_985785DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure DEST_PATH_876381DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_640812DEST_PATH_IMAGE003
，位移范围为
Figure DEST_PATH_984069DEST_PATH_IMAGE004
至
Figure DEST_PATH_891982DEST_PATH_IMAGE005
；当恒流源、电阻式位移传感器和固定电阻三者组成串联测量电路时，得：
Figure DEST_PATH_637084DEST_PATH_IMAGE001
=I
Figure DEST_PATH_73882DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure DEST_PATH_904435DEST_PATH_IMAGE003
=I（
Figure DEST_PATH_819301DEST_PATH_IMAGE008
+
Figure DEST_PATH_684489DEST_PATH_IMAGE009
）。
已知位移L与电阻R成线性关系，即L=
Figure DEST_PATH_292188DEST_PATH_IMAGE010
R；等式两端都乘以电流I得：IL=
Figure DEST_PATH_610036DEST_PATH_IMAGE010
RI，即L=
Figure DEST_PATH_594173DEST_PATH_IMAGE011
U=KU，其中K=
Figure DEST_PATH_48288DEST_PATH_IMAGE011
，即位移L与电压U成线性关系，可得：
Figure DEST_PATH_591003DEST_PATH_IMAGE004
=K
Figure DEST_PATH_130568DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure DEST_PATH_652817DEST_PATH_IMAGE006
=K
Figure DEST_PATH_961438DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_910940DEST_PATH_IMAGE005
=K
Figure DEST_PATH_141064DEST_PATH_IMAGE003
。
本实用新型具有以下优点：1. 本实用新型在电阻式位移传感器两端点和输出点处分别得到满量程电压、零点电压和输出点处电压，再通过线性数学关系将电压转换为位移，从而减小温度变化引起的电阻式位移传感器阻值变化造成的误差；2.本实用新型中，软件和硬件相结合，从而实现了温度自补偿；3.本实用新型克服了电阻式位移传感器恒温箱标定温度补偿方法繁琐过程的缺点，更加简捷高效。

Claims (2)

1.一种电阻式位移传感器温度自补偿装置，其特征在于：所述电阻式位移传感器温度自补偿装置包括恒流源、电阻式位移传感器、前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU；所述恒流源与电阻式位移传感器连接，恒流源提供稳定电流，电阻式位移传感器产生输出测量信号；所述前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU依次连接并组成后续电路；所述前置滤波器用于滤除***外部引入的干扰信号；所述放大器用于放大信号；所述抗混叠滤波器用于滤除放大器产生的干扰信号；所述A/D转换器用于模拟信号和数字信号的转换；所述MCU对多路模拟开关进行通道选择，处理输出电压信号，并通过MCU内部线性处理把电压转换为位移。
2.根据权利要求1所述的一种电阻式位移传感器温度自补偿装置，其特征在于：所述电阻式位移传感器温度自补偿装置中有三个被测端点，分别是恒流源与电阻式位移传感器的连接点x，电阻式位移传感器输出点y，以及电阻式位移传感器与固定电阻的连接点z；连接点x和z分别与由前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU组成的后续电路相连接从而得到满量程电压和零点电压；输出点y与由前置滤波器、放大器、抗混叠滤波器、A/D转换器、MCU组成的后续电路相连接从而得到电阻式位移传感器的输出电压。
CN201921048582.5U 2019-07-08 2019-07-08 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置 Expired - Fee Related CN211085270U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201921048582.5U CN211085270U (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201921048582.5U CN211085270U (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN211085270U true CN211085270U (zh) 2020-07-24

Family

ID=71624815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201921048582.5U Expired - Fee Related CN211085270U (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN211085270U (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207730A (zh) * 2019-07-08 2019-09-06 哈尔滨理工大学 一种电阻式位移传感器温度自补偿方法
CN112577405A (zh) * 2020-12-11 2021-03-30 英之茂科技有限公司 一种水面太阳能电池板位移检测***
CN116124360A (zh) * 2023-04-14 2023-05-16 新乡北方车辆仪表有限公司 一种压阻式压力传感器输出超差自判断的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207730A (zh) * 2019-07-08 2019-09-06 哈尔滨理工大学 一种电阻式位移传感器温度自补偿方法
CN110207730B (zh) * 2019-07-08 2023-09-22 哈尔滨理工大学 一种电阻式位移传感器温度自补偿方法
CN112577405A (zh) * 2020-12-11 2021-03-30 英之茂科技有限公司 一种水面太阳能电池板位移检测***
CN116124360A (zh) * 2023-04-14 2023-05-16 新乡北方车辆仪表有限公司 一种压阻式压力传感器输出超差自判断的方法
CN116124360B (zh) * 2023-04-14 2023-07-25 新乡北方车辆仪表有限公司 一种压阻式压力传感器输出超差自判断的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN211085270U (zh) 一种电阻式位移传感器温度自补偿装置
CN109884377B (zh) 检测范围自动调节的霍尔信号测量装置及方法
GB2503995A (en) Temperature sensing using a bipolar transistor
JP3248832B2 (ja) センサ回路
CN113624397A (zh) 一种硅压阻式压力传感器校准补偿方法
CN113951859A (zh) 一种颅内压传感器信号调理方法
US6048094A (en) Method for measuring temperature using a negative temperature coefficient sensor, and corresponding device
JP3244212B2 (ja) ディジタル測定器
CN110207730B (zh) 一种电阻式位移传感器温度自补偿方法
CN102594276B (zh) 仪表放大器的增益校准***及增益校准方法
US7844102B2 (en) Analog-to-digital conversion apparatus and sensing apparatus having the same
CN113017588B (zh) 一种血压测量方法、***、装置及血压计
CN113155159B (zh) 桥式检测器
CN111208346B (zh) 一种小信号电压测量装置及方法
Ding et al. A fast-multi-channel sub-millikelvin precision resistance thermometer readout based on the round-robin structure
JP2013024808A (ja) 計測装置および計測方法
CN113050016B (zh) 一种四端法补偿电容模拟器
JPH11194061A (ja) 圧力センサ駆動回路
JP3562703B2 (ja) 計測装置
JP2002257877A (ja) 抵抗検知装置
JPH11108741A (ja) 増幅器の温度零点補正装置
JP2595858B2 (ja) 温度測定回路
CN117824485A (zh) 一种应变测量电路及测量方法
SU368574A1 (ru) Цифровой измеритель относительной влажности воздуха
CN116124316A (zh) 一种铂电阻温度传感器解调电路

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200724

Termination date: 20210708

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee