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称重传感器温度零点自动测试系统的设计
济南金钟电子衡器股份有限公司 董燕 胡玲玲
摘要:在称重传感器制作中,温度补偿是核心技术。对于高精度称重传感器而言,温度
零点的补偿质量,决定了称重传感器的精度。本文介绍了温零测试系统的实现过程。
关键词:称重传感器 温度零点 补偿技术
一、概述
称重传感器是电子衡器和电子称重系统的核心部件,其温度性能的好坏是影响测量系统
精度的主要原因之一,所以必须对称重传感器的温度误差进行补偿修正。称重传感器的温度
补偿分为零点温度补偿和灵敏度温度补偿,是称重传感器制作过程中的关键工艺。一只质量
优良的称重传感器,不仅要具有良好的常温性能,如:线性,滞后,重复性等,而且要具有
优异的温度性能。下面,我们从称重传感器零点温度补偿的概念出发,着重介绍一下零点温
度自动测试系统的实现方法。
称重传感器的零点温度漂移:是指在称重传感器不承受外加载荷时,环境温度的变化引
起的传感器零点输出的变化。虽然惠斯通电桥对相邻桥臂应变计的热输出具有互补功能,但
由于应变计特性的离散性及粘贴情况的细微差异等众多因素,还是会导致电桥的平衡因温度
的影响而受到破坏,零点平衡会随之发生变化,因此必须对每只称重传感器分别进行补偿。
一般使用温度系数大的材料做补偿材料,如铜线,电阻温度系数在3700~4000ppm/ ℃之间。
二、称重传感器零点温度漂移自动测试系统
为了检测传感器的零点温度漂移情况,首先需要一个可以实现温度变化的环境条件;其
次,需要对传感器的零点输出进行测量,得到正确的数据;然后,根据测试数据的大小,对
传感器进行补偿。根据GB/T7551 《称重传感器》标准,对称重传感器温度零点的测试应遵
循常温→低温→高温→常温的温度循环过程。
为得到称重传感器在各温度下的空载零点数据,笔者设计了称重传感器零点温度漂移自
动测试系统。下面从软硬件两方面分别进行说明:
1.硬件方面:
(1)零点温度槽:实现测试环境的高低温循环,内置插座,可以实现称重传感器和外
部数据采集系统的电气连接。温度控制仪带 RS232 接口,与计算机通讯,实现计算机对温
度槽温度、时间的设定及控制,并根据返回的时间在工艺规定的时间点进行数据的采集。
(2 )数据采集仪:有多种数据采集仪可选,包括国产和进口的仪器。为了稳定性起见,
笔者选用KEITHLEY 公司的多路综合测试仪,它集数字万用表、数据采集程控开关于一体,
通道数量可以根据实际需要进行扩展,为实现高性能的自动测试系统提供了平台。
(3 )高精度电源:为了保证测试数据的正确性,测试电源必须具有较高的精度,笔者
选用的电源精度为十万分之五。
(4 )IEEE-488.2 接口卡,实现计算机和数据采集仪的通讯连接。
(5 )计算机:为稳定起见,选用工业用计算机。
系统框图如下所示:
2 . 软件总体设计
(1)运行环境和开发环境
中文Windows2000/XP ,VB6.0 开发
(2 )基本设计概念和处理流程、软件层次结构关系
软件分以下几个主要模块:
a. 称重传感器安装
根据称重传感器的型号,外型尺寸,在温度槽内安装摆放并联好插座,将通道号、称重
传感器规格数据编辑、保存。过程:选择输入起止通道号、称重传感器规格,确认正确后保
存,该温度槽可以实现不同的规格型号在一台温度槽中实验。然后进行通电测试,以检测称
重传感器的初始状态是否正常。若发现个别称重传感器状态有异,如:短路、接触不良,取
出修复;若正常,则运行初始实验程序,软件自动完成各试验温度下的测量过程。
b. 实验运行
将设定的温度实验程序经由 RS-232C 口传输至温度槽的控制仪,启动温度槽的运转,
在常温→低温→高温→常温四个温度下,分别对称重传感器的零点输出进行空载测试,通过
KEITHLEY 测试仪的GP-IB 接口进行数据的采集,并保存测试数据。同时,屏幕显示系统
当前运行状态。
c . 称重传感器参数
根据不同的传感器级别和型号,设置传感器参数,系统可以实现对“称重传感器参数”
库的编辑(添加、修改、删除、查询),并将数据排序,方便选择使用。
d.系统设置
对计算参数及温度循环程序进行设置并保存。
Ⅰ. 计算参数:康铜线的电阻率、铜线的电阻率及电阻温
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