【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高超声速风洞测量设备，具体涉及一种用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法。
技术介绍
1、如今，各类飞行器武器系统的研制对气动力特性地面预测精准度提出了更高的要求，如要求精准预测升力体飞行器的小横侧向气动力、小不对称弹头的滚转力矩、低密度状态下的微量气动载荷等，用于优化飞行器的气动布局和控制系统，并提高落点精度。
2、目前高超声速风洞通常采用电阻天平，实际上半导体天平的灵敏度远大于电阻天平（高出1～2个数量级），但是温度漂移是限制半导体天平性能的主要瓶颈问题。半导体天平的温度性能较差，主要是因为半导体天平使用了数量较多的、温度系数较大的半导体应变计。在高超声速风洞试验环境下，半导体天平的温度场比较复杂，不仅具有整体的温度变化，还有局部的温度梯度，使得半导体天平的温度漂移补偿具有较高难度。虽然，全桥半导体天平通过半导体应变计的全桥结构降低了大部分温度漂移，但依然存在不可避免的小量温度漂移。因此，需要对全桥半导体天平进行高精度的温度补偿，以提高全桥半导体天平的测力精准度。
3、开展高精准度的半导体天平测力技术研究，对于有效提高高超声速风洞试验气动力特性地面预测精准度，进而提高飞行器气动特性具有重要意义。当前，亟需发展一种用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，建立在风洞变温环境下的天平温度补偿技术。
2、本专利技术的用于全桥半导体天平
3、s10.加工全桥半导体应变计；
4、s20.计算全桥半导体应变计的零点温度漂移；
5、s30.建立全桥半导体应变计的数字可调电桥；
6、s40.进行全桥半导体天平的零点补偿、温漂补偿和灵敏度补偿；
7、s50.建立全桥半导体天平的温度补偿信号调理电路；
8、s60.在微处理器中烧录温度补偿信号调理程序。
9、进一步地，其特征在于，所述的s10的加工全桥半导体应变计，具体内容如下：
10、全桥半导体应变计在单片基底上制作四个敏感电阻并组建惠斯顿电桥，四个敏感电阻的阻值分别为 r 1、 r 2、 r 3和 r 4，四个端口为 uoa、 uob、 ui和地线；
11、理想情况下，四个敏感电阻的阻值相等， r 1= r 2= r 3= r 4，对应的电阻温度系数也相等， α 1= α 2= α 3= α 4；在温度作用下，全桥半导体应变计沿四周产生均匀的变形，四个敏感电阻变形相同，惠斯顿电桥始终保持平衡；
12、如果在全桥半导体应变计上施加载荷ε，导致阻 r 1、 r 3的阻值变小，而 r 2、 r 4的阻值变大，惠斯顿电桥失去平衡；但是，全桥半导体应变计输出电势差与应变的大小成比例；可见，全桥半导体应变计结构在理想情况下能够抑制零点温漂。
13、进一步地，所述的s20的计算全桥半导体应变计的零点温度漂移，具体内容如下：
14、实际情况是，全桥半导体应变计的四个敏感电阻的阻值不相等，电阻温度系数也不相等，惠斯顿电桥出现零点温度漂移，四个敏感电阻的阻值分别为 r 1=（1+ α 1 δt） r 0， r 2=（1+ α 2 δt） r 0， r 3=（1+ α 3 δt） r 0， r 4=（1+ α 4 δt） r 0， r 0为零点补偿电阻；
15、零点温度漂移的温度输出表达式如下：
16、；
17、式中： u为电压，v； δt为温度差，℃。
18、进一步地，所述的s30的建立全桥半导体应变计的数字可调电桥，具体内容如下：
19、进行高超声速风洞试验时，全桥半导体应变计处于温度梯度场中，四个敏感电阻的温度不相同，引起温度输出，影响全桥半导体应变计的精准度；半导体应变计的灵敏度随温度变化范围为-0.1℃~-0.3/℃；随着高超声速风洞试验段温度上升，半导体应变计的灵敏度下降；如果在高超声速风洞试验中使用半导体应变计，必须进行灵敏度温度补偿，建立全桥半导体应变计数字可调电桥；
20、全桥半导体应变计数字可调电桥在全桥半导体应变计的敏感电阻 r 1和敏感电阻 r 4之间串联零点补偿电阻 r 0，零点补偿电阻 r 0的两端分别为 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S10的加工全桥半导体应变计，具体内容如下：
3.根据权利要求2所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S20的计算全桥半导体应变计的零点温度漂移，具体内容如下：
4.根据权利要求3所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S30的建立全桥半导体应变计的数字可调电桥，具体内容如下：
5.根据权利要求4所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S40的进行全桥半导体天平的零点补偿、温漂补偿和灵敏度补偿，具体内容如下：
6.根据权利要求5所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S50的建立全桥半导体天平的温度补偿信号调理电路，具体内容如下：
7.根据权利要求6所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的S60的在微处理器中烧录温度补偿信号
8.根据权利要求6所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，为了改善数字可调电桥输出信号，数字可调电桥输出信号经放大器放大后再进行滤波，单路滤波模块采用二阶有源滤波电路，滤波截止频率根据采样频率确定。
...【技术特征摘要】
1.用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的s10的加工全桥半导体应变计，具体内容如下：
3.根据权利要求2所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的s20的计算全桥半导体应变计的零点温度漂移，具体内容如下：
4.根据权利要求3所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的s30的建立全桥半导体应变计的数字可调电桥，具体内容如下：
5.根据权利要求4所述的用于全桥半导体天平的温度补偿信号调理方法，其特征在于，所述的s...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱华诚，巢根明，陈映东，吴友生，孙鹏，向立光，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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