称重传感器温度零点自动测试系统设计.PDF

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