不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法技术方案

本发明专利技术涉及并联称重系统灵敏度标定领域，提供了一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，其主旨在于解决并联系统因传感器安装时产生的倾斜角导致灵敏度变化的问题。方案包括：系统灵敏度系数分解为转换系数k和耦合系数p两部分，取已知重量的重块，将重块放于偏向称重传感器1一侧，记录两称重传感器测量支路的输出值zij，其中i表示测量次数，j表示传感器标号，即记录输出值z11和z12；再次取第一次测量的重块，将重块放于偏向称重传感器2一侧，记录输出值z21和z22；步骤S3：根据公式z11+pz12＝z21+pz22，求出p的值，根据w＝k(zil+pzi2)求出k的值，其中w为已知重块的重量。

【技术实现步骤摘要】
不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法
本专利技术涉及传感
，提供了一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法。
技术介绍
以对于单传感器系统，称重系统灵敏度标定相对简单，一般的方式是在传感器安装完成后用精度等级更高的仪器给出已知的被测重(质)量w输入给待标定的传感器，同时得到测量系统的输出量z，根据输入输出的对应关系：z＝sw，可求得s，如果不考虑传感器线性度误差，则s为系统的灵敏度系数；对于有线性度误差的测量系统，则可采用分段标定或多点标定然后拟合等方法得到系统的灵敏度系数。系统灵敏度系数确定以后，就可根据测量系统输出值z计算得到被测量的数值w。采用并联测量方式，底层测量单元信号传递关系如图1所示。输入输出关系可表达为：z1＝s1w1(1)z2＝s2w2(2)其中s1、s2为该测量支路的灵敏度系数。令k1＝1/s1；k2＝1/s2，则有：w1＝k1z1(3)w2＝k2z2(4)由于w＝w1+w2，于是有：w＝k1z1+k2z2(5)本系统中传感器和料斗的安装形式如图2所示。两传感器安装完成后，理想状态下可认为传感器灵敏度系数s1、s2和单独使用时一样，理论上可根据(3)、(4)、(5)式通过称重系统的输出值求得被测值。但实际系统中，传感器的受力情况将受多种因素的影响，主要因素有以下几种：1、安装传感器的结构件平面度、平行度以及相对于料斗中心线的对称度的影响；2、料斗装料后左右重量不一定均匀，或料斗重心不在中心线上使两传感器对总重量的分担情况会随机变化；图3是倾斜角导致灵敏度变化的示意图，假设传感器安装完成以后有一定水平倾斜角，在其上加载重量w后，输出为：z＝w·s·cosα(6)式中z为输出AD值，s是传感器本身的灵敏度，α是传感器为水平倾斜角；可以认为安装完成后传感器的灵敏度系数由原来的s变成了s′，且s′＝s·cosα(7)基于上述原因，称重系统传感器安装完成后其灵敏度系数s1、s2与离线标定得到的灵敏度系数是不相同的，即k1、k2未知，无法用式(5)获得被测量w；另外料斗装料重心不一定在中心线上，每次加载后重心可能有一定的随机变化，即两个传感器承担的重量有一定的随机性，是不一样的，因此，标定时图1中w值虽然已知，但w1、w2却是未知的，即使可获取z1、z2也无法根据式(1)和式(2)求出s1和s2，也就是说，两个测量支路的输入输出关系还将受系统偏载影响。因此，本系统测量支路的灵敏度系数的标定一方面应在传感器安装完成后，即受力情况确定后进行；另一方面还需要考虑两个传感器对总重量的分担情况。由于这两个因素的交互影响，测量支路的灵敏度系数的标定变得困难，不能用传统的单传感器标定方法完成。通过查阅文献，有关多传感器称重系统偏载问题的研究为数不多，少数几篇文献介绍的标定方法十分相似，均是在传感器安装完成后，通过电压调节(调输入)或电流调节(调输出)来消除偏载影响。图4为常用偏载调节电路。电压调节是在电源激励电压与传感器电桥电路中串联一个电阻或电位器，从而改变传感器的输出电压；而电流调节是在电桥输出端跨接一电位器，调节电桥输出的分流电流i。显然，无论电压调节还是电流调节都是通过调节传感器内部基本转换电路，达到改变信号输入输出关系的目的，即通过改变传感器本身灵敏度的方法来改变某一路测量电路的灵敏度，使各路的灵敏度系数一致，进而消除偏载误差。对该调节方法进行进一步分析可知，其基本原理在于通过改变传感器内部基本转换电路的有关参数，使得各测量支路灵敏度系数相同，即式(5)中k1＝k2，若令其为k，于是有w＝k(z1+z2)。因此，在电路调节完成(保证s1＝s2，即k1＝k2)后，标定时w、z1和z2已知，可求得k和系统灵敏度系数s。这种方法一般用于电子汽车衡等大型称重设备的偏载调节和灵敏度系数标定上，调节时需要打开电路接线盒，在接线板上加装、调整相应的电位器改变传感器以及支路的灵敏度系数。显然，这种调节方式繁琐、工作量大，非专业人员难以完成，而且调节时所调节测量支路必须和其他支路分离，保证输入全部加载在该传感器上，这对于安装完成的系统是不易做到的。另一方面，电位器位置在使用过程中可能改变，系统灵敏度系数s难以保证长期稳定性，更为不利的是，传感器本身的灵敏度改变后，其他参数如线性度、温漂、蠕变等是否改变以及如何改变不得而知，这都会给测量精度带来不利影响。
技术实现思路
针对并联系统现行标定方法的不足，提供一种不改变原测量电路，将并联系统灵敏度系数分解为耦合系p数和转换系数k两部分，在系统安装完成后分别进行在位标定的方法来解决并联系统因传感器安装时产生的倾斜角导致灵敏度变化的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术手段：一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，传感器称重系统包括称重传感器1和称重传感器2，系统灵敏度系数分解为转换系数k和耦合系数p两部分，两系数标定步骤如下:步骤S1：第一次测量，取已知重量的重块，将重块放于偏向称重传感器1一侧(实际位置本领域技术人员应当得知，这的传感器1一侧应当是泛指，只要满足两次测试保证重块重心位置不同即可)，记录称重传感器1测量支路和称重传感器2测量支路输出值zij，其中i表示测量次数，j表示传感器标号，则有称重传感器1测量支路的输出值z11和称重传感器2测量支路的输出值z12；步骤S2：第二次测量，取第一次测量的重块，将重块放于偏向称重传感器2一侧(本领域技术人员在本方案技术启示下应当得知，第二次测试的本质在于改变重块的重心位置)，记录称重传感器1测量支路的输出值z21和称重传感器2测量支路的输出值z22；步骤S3：根据公式z11+pz12＝z21+pz22,其中耦合系数p为常量，求出耦合系数p的值，根据w＝k(zi1+pzi2)求出转换系数k的值，转换系数k为常量，其中w为已知重块的重量,其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值；步骤S4：测得重物重量w＝k(z1+pz2)，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值。本申请还提供了一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，传感器称重系统包括称重传感器1和称重传感器2，系统灵敏度系数分解为转换系数k和耦合系数p两部分，两系数标定步骤如下:步骤S1:第一次测量，取已知重量的重块a和重块b，将重块a放于称重传感器1一侧、重块b块放于称重传感器2一侧，记录称重传感器1测量支路的输出值z1a和称重传感器2测量支路的输出值z2b；步骤S2：第二次测量，交换步骤S1中所述重块a和重块b的位置，将重块b块放于称重传感器1一侧、重块a放于称重传感器2一侧，记录称重传感器1测量支路的输出值z1b和称重传感器2测量支路的输出值z2a；步骤S3：根据公式z1a+pz2b＝z1b+pz2a求出p的值，根据w＝k(z1+pz2)求出k的值，w为重块a和重块b的重量总和,其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值；步骤S4：在实际使用中，测得重物重量w＝k(z1+pz2)，其中z1中为传感器1输出值，z2为传感器2输出值。本专利技术提供了一种并联称重系统，传感器称重系统包括称重传感器1和称重传感器2，测得重物重量w＝k(z1+pz2)，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，传感器称重系统包括称重传感器1和称重传感器2，其特征在于，系统灵敏度系数分解为转换系数k和耦合系数p两部分，两系数标定步骤如下：步骤S1：第一次测量，取已知重量的重块，将重块放于偏向称重传感器1一侧，记录称重传感器1测量支路和称重传感器2测量支路输出值zij，其中i表示测量次数，j表示传感器标号，则有称重传感器1测量支路的输出值z11和称重传感器2测量支路的输出值z12；步骤S2：第二次测量，取第一次测量的重块，将重块放于偏向称重传感器2一侧，记录称重传感器1测量支路的输出值z21和称重传感器2测量支路的输出值z22；步骤S3：根据公式z11+pz12＝z21+pz22，求出耦合系数p的值，根据w＝k(zi1+pzi2)求出转换系数k的值，其中w为已知重块的重量，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值；步骤S4：在实际使用中，测得重物重量w＝k(z1+pz2)，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值。

【技术特征摘要】
1.一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，传感器称重系统包括称重传感器1和称重传感器2，其特征在于，系统灵敏度系数分解为转换系数k和耦合系数p两部分，两系数标定步骤如下：步骤S1：第一次测量，取已知重量的重块，将重块放于偏向称重传感器1一侧，记录称重传感器1测量支路和称重传感器2测量支路输出值zij，其中i表示测量次数，j表示传感器标号，则有称重传感器1测量支路的输出值z11和称重传感器2测量支路的输出值z12；步骤S2：第二次测量，取第一次测量的重块，将重块放于偏向称重传感器2一侧，记录称重传感器1测量支路的输出值z21和称重传感器2测量支路的输出值z22；步骤S3：根据公式z11+pz12＝z21+pz22，求出耦合系数p的值，根据w＝k(zi1+pzi2)求出转换系数k的值，其中w为已知重块的重量，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值；步骤S4：在实际使用中，测得重物重量w＝k(z1+pz2)，其中z1为传感器1输出值，z2为传感器2输出值。2.一种不受安装随机性影响的并联传感器称重系统在位标定方法，传感器称重系统包括称重传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄劼，李俊国，耿爽，曾环，廖芳芳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51