PDF《张红俊 。》

第 4期 ( 总第

7 3 期)No.

SUM No .

7 3 ) 机械管理开发MEC HAN I CAL MANAG EMEN T AND DEVE L OP MEN T

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0 3年 8月 Au g.2

0 03 张红俊.张红旺同长虹(1山西 省煤 炭3 - 业学校 ;

2山西 省西山煤 电集 团西曲煤矿 山西 太原

0 3

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3 1 ;

3培黎石油学 校 山西 太原

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0 0 ) 【 摘要】介绍 电阻应 变式传感 器在 应用 中由于环境 温度等 因素的影响 , 会 产生各种误 差. 传 感器在 实际测量 中采 用温度补偿 、 非线性误差补偿 、 智 能压 力传感嚣补偿 的方法来提 高测 量精 度,保证 测量的 准确性 . 【 关键词 】 电阻应 变式传感器 误 差补偿 精度 【 中图分类号 】 T P

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2 .

1 3 【 文献标识码 】 B 【 文 章编号 】

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3 X(

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0 2 引言电阻式传感器是一种把被测参 量转换为电阻的传 感器 .常用 的有电阻应变式、 热敏效应式、 电位器等 电 阻式传感器 .对于电阻应变式传感器有金属丝应变片 式和半导体应变片式两种类型 .其 均有温度系数 ,会 产生温度误差 ,传感器的压敏特性又有非线性误差 . 因此 , 在实际应用 中会有系统误差和温度 、 压力等随机 误差 .这些误差直接影响着测量精度 , 因此 , 在设计一 个传感器和电路系统 以及测量时 ,要充分考虑其误差 的影 响.1传感器原 理 及调 理 电路 金属丝应变片的基本原理是利用金属材料 的电阻 定律 .当应变片的结构尺寸发生变化时,其 电阻也会 发生 相应变化 . 半导体应变片的基本原理是基 于半导体材料的压 阻效应 .半导体材料的某一轴向施加一定的作用力 , 当 产生应变时 , 电阻率随之变化 , 即电阻值也相应变化 . 电阻应变式传感器在实际应用中可等效一个 电桥 电路 , 如图

1 所示 . A D 图1电阻应变式传 感器等效 电桥 电路图 图 1中 、 、 , 、 见 为四个桥臂电阻, E为激励 电源 , 则电桥 的输出电压为 : U o =R J R

3 一R

2 R ・ /[ ( J +

2 ) ( , + ・ ) ] 作者简介 : 张红俊 , 男,

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6 2年生,1985年 山西矿业学院毕业 , 讲师. 当电桥处于平衡状态时 , 尺尼=兄 , 为了使桥 路 灵敏度最大 , 实际中常采用 . 『 = : =尼 =见 =R o , 当 桥路 电阻发生变化时 , A /R o =k e , k为系数 , 则 电桥 的输 出为 : U o =E k ( e

1 ―8

2 +8

3 ―8

4 ) /

4 . 式中:

8 , 一 为各 电阻应变值 ,

8 1 、

8 3 一 正应 变,

82、84一负应 变.2差补偿方法2.1温度 补偿 温度对应变片输 出主要有两个方面 ,一个是应变 片的电阻温度效应 , 随着环境温度的变化 , 电阻丝 的电 阻率和半 导体 的温度系数也随之变化 ,因而引起 电阻 值的变化.二是被测物体 因为温度改变而产生附加应 力对应变片的输 出影响 , 也 引起电阻值 的变化.因此 , 在实际应用 中, 尽量采用半桥双臂 或全桥电路 , 可实现 自补偿来 消除温度 引起 的误差 .如果采 用半桥单 臂时,可采用桥路补偿消除温度引起 的误差 .

2 .

2 非 线性 误 差补 偿 电桥为非线性 ,即输出电压不与应变片的应变成 正比, 其精确公式为 : U o :【 既(8t一8 z +8

3 一P - ,

4 ) /

4 】(

1 一q) ,q为非线 性 系数 .

1 一=R I +R 2/【 J +尺2+J+2+(

3 + 见) ] ( R z /R , ) . 当电阻应变片较小时 , 或为金属丝应变片时 , 非线 性很小 , 可不计 .对半导体应变片测量较大应变时, 非 线性很大 ,在实际应用 中,对测量值通过计算进行修 正,或在电路上采取线性补偿措施 , 从而达到非线性误 差的补偿. ・

61 ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 ( 总第

7 3期)机械管理开发2003年 8月2.3智能压 力传 感 器的 误 差补 偿 智能压力传感器原理框 图如图

2 : 图2智能压力传 感器原理框图在电阻应变片组成 电桥电路 的基础上 ,采用 电子 电路组成压力变送器和温度变送器 ,再通过 A / D转换,通过计算机进行处理 . 稳定 的压力 和温度传感器 ,A/ D转换 , 计算机电 路是高精度误差补偿 的基础 .调整压力变送器和温度 变送器零点和温度输出之后 ,将两个传感器放置在恒 温箱中 , 待恒温箱温度平衡后 , 分别记录压力和温度信 号.调整恒温箱温度 ,可在整个温度区间内测量 出各 个温度选定点下 的压力和温度信号 . 编制一组温度 、 非线性误差补偿程序 , 通过测量 的 温度信号 , 计算出温度所在区域 , 计算出压力信号所在 区域的线性系数 ,通过系统计算出压力信号所在点的 实际数据 .通过计算机 的计算和处理 ,补偿压力信号 的温度误差 、 零点温度漂移 、 非线性误差 .其传感器的 精度可高达

0 .

1 %.

3 结束语 对于一般 压力测量 可采用 桥式 电路补 偿或 自补 偿 ,对于应变较大的半导体应变片的非线性误差可采 用对测量值的修正或线性补偿措施 .对于精度要求较 高的则可采用桥路补偿或 自补偿的同时 ,在采用压力 和温度变送器的基础上 , 增加 A / D转换电路 、 计算机 电路就可对压力传感器的温度 、 非线性进行补偿 , 可大 大提高测量精度 , 从而很好地补偿误差. 参 考文献 [

1 】 熊诗波 .液压测试技术 . 机 械工业 出版 社,1984.[2】陈花玲 . 机 械工 程测试技术 .机械工业 出版社 .

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8 0 . [

3 】 孙慧卿 等 .压力传感器及 误差补偿 .传感器世界 .

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0 2 , (

3 ) . ( 收稿 日期 :

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1 ) Er r o r Co m p e n s a t i o n o f Re s i s t o r S t r a i n S e n s o r i n Ap p l i c a t i o n Z h a n g Ho n g j u n Z h a n g Ho n g wa n g T o n g C h a n g h o n g 【 Ab s t r a c t j T h e Re s i s t o r s t r a i n s e n s o r i n a p p l i c a t i o n i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .Va r i o u s e r r o r s ma y b e p r o d u c e d b y a m― b i e n t t e mp e r a t ur e .Fo r hi g h t e n i n g o f me a s u r in g a c c ur a c y a n d ke e p i n g a c c u r a t e l y me a s u r e me n t , i t i s d o ne t o us e t e mp e r a t u r e c o mp e n s a t i o n,no n l i n e a r er r o r c o mp e ns a t i o n a nd i n t el l i g e n c e pr e s s ur e s e ns o r c o mp e n s a t i on . ( Ke y w o r d s ] R e s i s t o r s t r a i n s e n s o r E r r o r c o m p en s a t i o n A c c u r a c y [ CL C n u mb e r ] T P

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2 .

1 3 [ D o c u m e n t c o d e ] B [ A r t i c l e I D]

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0 2 j j j j j j j j j j j j j j 业jjjjjjjjj(上接 第60页) 一 是基于节 电的投资性项 目.这类项 目以经济效 益为前提 , 在三年内收 回投资 , 适用于负荷变化较大 的 风机类和水泵类 , 不需要更换 电机如井下局扇风机 , 地 面锅炉的鼓风机和水泵等 , 负荷变动越大 , 节电效果越 好.二是基于安全考虑 , 改善调速性能如提升机 , 可减 少设备事故 , 提高可靠性 , 需更换变频 电机 , 虽然一次 性投资较大 , 但综合效益较好.基于安全考虑 , 改善启 动性能的项 目.如大功率皮带输送机 ,这类设备一般 是大功率高 电压 ,国外进 口高压变频软启动和机械软 启动 ( C S T ) , 性 能优越 , 但价格 昂贵 .目前天津先导公 司研制成功 的磁饱和软启动 , 适用于大功率高电压设 备,造价较低 , 可能成为软启 动主流产品. ( 收稿 日期 :

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3 ) Po p u l a r i z a t i o n a n d Ap p l i c a t i o n o f Co n v e r s i o n S p e e d Re g u a l t i o n Te c h n o l o g y i n Co a l M i n e En t e r p r i s e Ti a n Ti e l o ng [ Ab s t ra c t ] T h e A C d r i v e a n d c o n t r o l c o r e d o f c o n v e r s i o n s p ee d r eg u l a t i o n t e c h n o l o g y i s o n e o f t h e t e c h n o l o g y w h i c h d e ― v e l o p s t he f a s t e s t . Ex p e r t s b e l i e v e t h a t p o we r c on t r o l a n d c o mp ut e r t e c h n o l o g y i nc l ud i n g o f c o nv e r s i on t e c hn o l o g y wi l l b e t he i mp o r ta n t t e c hn o l og y i n t he

21 s t c en t ur y.Th e t r a di t i o na l e l e c t r ic d r iv e i s f a c i n g a n i n no v a t i on . CS RT i s on e o f t he c on v e r s i on t e c hn o l o g y ,i s a mec hn o―e l e c t r o ni c t e c h n o l o g y f o r s t r on g a n d we a k e l e c t r i c i t y mi x e d t o g e t he r . ( . Ke y wo r d s ~ C o n v e r s i o n s p e e d r e g u l a t i o n t e c h n o l o g y P o p u l a r i z a t i o n a n d a p p l i c a t i o n P o w e r s a v i n g [ CL C n u mb er ~ T M3

4 4 .

6 [ D o c u m e n t c o de ~ B [ A r t i c l e m ]

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