开题报告+文献综述+毕业论文-数字称重计量系统设计.Doc

PAGE 13 本科毕业论文系列 开题报告 机械设计制造及其自动化 数字称重计量系统设计 一、选题的背景和意义 选题的背景 我国是从20世纪60年代中期开始研制和生产的电子秤。早期的电子秤主要是模拟指针式的电子秤，数字式电子秤的出现则是在20世纪80年代中后期，再往后发展的微机式电子秤则是在20世纪90年代末至21世纪初。而数字化传感器的推出则是在80年代末期，美国SENSORTRONICS（STS）公司在88年的全美衡器展览会上首次推出了一种在美国市场备受瞩目的传感器，这种传感器能将A/D转换器放置于普通应变式称重传感器中的数字传感器，即整体型数字传感器。 电子衡器主要是指配有电子称重装置的衡器，它主要由承载器、称重传感器、称重仪表这三部分所构成。其主要工作原理是当载物台上放有重物时，称重传感器就能接受到他的力，然后就将得到的重量信号转换成与之对应的模拟信号量（电流或电压），再经过A/D转换器将输出的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号经过处理在仪表盘上显示出来。 对生产应变式称重传感器生产工艺环节要求比较多，工艺也会比较复杂，所以尽管投入大量物力、人力及精力，进行了温度、零点、灵敏度、滞后、非线性、蠕变等性能进行了补偿及四角误差的调整，但补偿技术设备却仍难以达到高质量的要求，技术成本和质量成本一直居高不下。但是随着电子技术的飞速进步，单片机的普及化，数字化称重传感器便应运而生。它是将现代电子技术及计算机软件技术与传统的应变式称重传感器相结合而发展起来的新型电子称量计量技术。它所采用的称重技术是在传感器内部采用高集成化、高智能化的处理单元，将模拟重量信号进行A/D转换等预处理，自动对应变式称重传感器的零点、温度、滞后、非线性、蠕变性能等进行数字化补偿，最后得到数字信号，输出显示器显示出来。 电子技术的发展加快了衡器数字化的进程，但电子衡器却还仍处在模拟电子技术阶段。很多制造商在开发数字称重传感器与称重仪表产品的过程中，都会对A/D转换技术及软件自动化补偿技术进行重复和混乱的使用，造成器件资源的极大浪费，系统软件的不完善、不统一，外围电路的增加，非但不能真正实现智能化、微型化、低功耗，高可靠性的目的，而且还增加了产品成本。自1986年大面积推广单片机技术以来，我国在单片机开发、应用方面积累了丰富的实践经验，培养和造就了大批传感器方面的技术人才。现如今单片机已经成为工业测控、智能仪器仪表、计算机网络与通信设备领域中最为理想的控制用计算机。所以说单片机的应用技术、开发技术已经成为从事称重传感器、称重仪表专业的工程技术人员不可回避的一项重要技术手段。 选题的意义 由于原本的模拟式称重传感器的电阻应变转换原理决定了它固有的输出模拟信号小、抗干扰能力差、传输距离短、安装调试不方便等缺点。因此，早在二十世纪八十年代就引起了人们对模拟式称重传感器缺点的高度重视，人们就想能不能在不改变电阻应变式称重传感器称重机理的基础上，使上述缺点变为优点。为此国外一些称重传感器制造商就很快的推出了第一代“数字化称重传感器”，也就是把原本放在称重仪表内的放大电路与A/D转换电路，放置于称重传感器罩壳内或附近的接线盒内。数字化传感器主要由数字变送和模拟式传感器这两部分组成。 上述传感器由于输出的信号是数字信号，所以模拟式称重传感器的信号小、传输距离短、抗干扰能力差等缺点在这里就消除了。但是它的各项传感器的性能指标却都是由自身的补偿、制造、调整工艺所决定的。也就是说，如果传感器自身的补偿、制造、调整工艺不合格，而整个传感器的力学与温度指标（注意不是数字变送电路本身的温度指标）如果要只靠数字信号的改变来提高或补偿就不可能了。目前众多的国内企业制造商和外资企业制造商主推的产品都是属于这种类型的电子秤，此类传感器是没有突破原来传感器的功能的。必须要保证所设计和选用的数字变送电路及器件不能降低整个传感器的力学与温度指标是要做到第一代“数字化称重传感器”的难点，也就是说必须使数字变送电路自身的时间漂移和温度漂移不影响整个传感器自身的补偿、制造、调整工艺所决定的力学与温度指标。另外，一些制造商在局部的功能上有所提高。但总体上还是属于第一代“数字化称重传感器”。本阶段的数字化称重传感器主要特点是不改变传感器本身传统的制造、补偿、调整工艺，仅将原先在称重仪表内的 A/D转换电路移至传感器内或接线盒内，实现称重数字信号的传送。 本次毕业设计所选择的“数字称重计量系统设计”的课题，便是基于一段时间的调查研究后所选定的。因为数字补偿技术可以为灵敏度温度补偿、零点温度补偿、非线性补偿、滞后补偿、蠕变补偿等提供新的解决方案，基于微处理器的数字称重传感器系统具有一定的智能，有利于通过线路设计和软件设计实现数字补偿。 二、研究目标与主要内容（含论文提纲） 研