一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)中的硅應(yīng)變片橋式電路溫度補(bǔ)償方法，特別適用于六軸力/力矩 傳感器上使用，使六軸力/力矩傳感器不再受溫度變化的影響。
【背景技術(shù)】
[0002] 在非電量檢測(cè)中，壓力的檢測(cè)量最大，所以壓力傳感器也是使用最為廣泛、技術(shù)更 新最快的傳感器。特別是硅橋式壓阻壓力傳感器以其線性好、靈敏度高、體積小、便于集成 等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最廣泛的一種壓力傳感器。但是由于半導(dǎo)體材料的溫度特性，硅壓 阻式壓力傳感器的輸出信號(hào)會(huì)隨著溫度的改變而受到影響，產(chǎn)生溫度漂移，溫度漂移的現(xiàn) 象一直制約著硅壓阻式壓力傳感器的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，使六軸 力/力矩傳感器不再受溫度的影響，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具備很高的信號(hào)精度。
[0004] 采用的技術(shù)方案是： 一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，包括下述步驟： 一、 對(duì)六軸力/力矩傳感器的橋路上，在多溫度點(diǎn)處對(duì)應(yīng)變電阻進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 二、 通過采集的溫度數(shù)據(jù)得到各應(yīng)變電阻和溫度的關(guān)系式，通過軟件補(bǔ)償算法計(jì)算補(bǔ) 償電路中串并聯(lián)的電阻值。
[0005] 二、補(bǔ)償電阻計(jì)算方法 首先對(duì)采集的應(yīng)變電阻數(shù)據(jù)利用最小二乘法與溫度進(jìn)行線性擬合，得到所有12個(gè)應(yīng)變 電阻與溫度的線性表達(dá)式，對(duì)各半橋計(jì)算補(bǔ)償電阻，對(duì)于電橋中上半橋兩個(gè)應(yīng)變片的線性 表達(dá)式為：
若應(yīng)變電阻為正溫度系數(shù)，則1? %?:肘，補(bǔ)償電阻選擇與_進(jìn)行串并聯(lián)，反之選擇 與&進(jìn)行串并聯(lián)，串聯(lián)電阻為兄7,并聯(lián)電阻為&;由于六維力/力矩以半橋的形式工作， 所以補(bǔ)償電阻應(yīng)使在任何溫度下，補(bǔ)償后橋路上兩電阻值相同：
利用泰勒公式將兩側(cè)展開可求得與& :
上式中
，為傳感器工作環(huán)境的平均溫度。
[0006] 由公式(2)可求得并聯(lián)電阻^^阻值，再結(jié)合公式（1)計(jì)算出1?阻值。若托^阻值 為負(fù)，則iiy改為與:?進(jìn)行串聯(lián)即可。
[0007] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1)本方法適用性很強(qiáng)，采集到的應(yīng)變電阻與溫度數(shù)據(jù)也可用其他數(shù)學(xué)形式擬合，方法 靈活。
[0008] 2)本電阻計(jì)算方法具有很高的準(zhǔn)確度，可使漂移控制在0.5%F. S/30°C。
[0009] 3)本方法補(bǔ)償溫度范圍較寬，一般可適用于溫度補(bǔ)償范圍在80°C以上的情況，且 可通過設(shè)置不同的_值控制最佳補(bǔ)償效果的溫度范圍。
【附圖說明】
[0010] 圖1為硬件補(bǔ)償電路圖。
[0011] 圖2為補(bǔ)償方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] -種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，包括下述步驟： 1、將被測(cè)彈性體組件放入環(huán)境試驗(yàn)箱，將溫度探頭盡量接近彈性體上的應(yīng)變片，但不 要破壞到應(yīng)變片。
[0013] 2、環(huán)境試驗(yàn)箱選擇設(shè)定溫度模式，設(shè)定溫度分別依次設(shè)定為1.50°C、7.30°C、 12.50°C、17.50°C、22.50°C、27.50°C、32.40 °C、37.70 °C。
[0014] 3、設(shè)定相應(yīng)溫度后，25分鐘后開始記錄相應(yīng)位置應(yīng)變片的阻值，填寫到表格內(nèi)，之 后5分鐘記錄一組，每個(gè)溫度點(diǎn)記錄10組數(shù)據(jù)，并記錄時(shí)間、環(huán)境試驗(yàn)箱面板溫度、溫度 儀溫度。
[0015] 4、記錄完畢后，關(guān)閉環(huán)境試驗(yàn)箱，將記錄數(shù)據(jù)輸入到電腦內(nèi)。
[0016] 5、應(yīng)用軟件補(bǔ)償算法計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)碾娮柚?，阻值?yīng)滿足關(guān)系式
6、依據(jù)軟件算法得到的電阻值，焊接相應(yīng)阻值電阻到電路中。
[0017] 7、對(duì)補(bǔ)償后的電路進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即得。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征在于:包括在多溫度點(diǎn)處 對(duì)應(yīng)變電阻進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用軟件補(bǔ)償算法和采集數(shù)據(jù)計(jì)算出串聯(lián)電阻值和并聯(lián)電阻 值； 計(jì)算串聯(lián)電阻值和并聯(lián)電阻值應(yīng)滿足關(guān)系式：式中Rp為并聯(lián)電阻，RS為串聯(lián)電阻。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征在 于:在應(yīng)變電阻數(shù)據(jù)采集過程中，所述多個(gè)溫度點(diǎn)，包括1.50 °C、7.30 °C、12.50 °C、17.50 °C、 22.50。(：、27.50。(：、32.40。(：和37.70。(：。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征 在于:軟件補(bǔ)償算法對(duì)采集數(shù)據(jù)利用了最小二乘法進(jìn)行線性擬合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征在 于:通過設(shè)定Ts來調(diào)整補(bǔ)償溫度范圍和補(bǔ)償效果所在的溫度范圍。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征 在于包括下述步驟： (1 )、將被測(cè)彈性體組件放入環(huán)境試驗(yàn)箱，將溫度探頭盡量接近彈性體上的應(yīng)變片，但 不要破壞到應(yīng)變片； (2) 、環(huán)境試驗(yàn)箱選擇設(shè)定溫度模式，設(shè)定溫度分別依次設(shè)定為1.50°C、7.30°C、12.50 °C、17.50°C、22.50°C、27.50°C、32.40 °C、37.70 °C; (3) 、設(shè)定相應(yīng)溫度后，25分鐘后開始記錄相應(yīng)位置應(yīng)變片的阻值，填寫到表格內(nèi)，之后 5分鐘記錄一組，每個(gè)溫度點(diǎn)記錄10組數(shù)據(jù)，并記錄時(shí)間、環(huán)境試驗(yàn)箱面板溫度、溫度儀溫 度； (4) 、記錄完畢后，關(guān)閉環(huán)境試驗(yàn)箱，將記錄數(shù)據(jù)輸入到電腦內(nèi)； (5) 、應(yīng)用軟件補(bǔ)償算法計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)碾娮柚担? (6) 、依據(jù)軟件算法得到的電阻值，焊接相應(yīng)阻值電阻到電路中； (7) 、對(duì)補(bǔ)償后的電路進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即得。
【專利摘要】一種硅應(yīng)變片橋式電路零點(diǎn)溫度漂移的補(bǔ)償方法，其特征在于：包括在多溫度點(diǎn)處對(duì)應(yīng)變電阻進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用軟件補(bǔ)償算法和采集數(shù)據(jù)計(jì)算出串聯(lián)電阻值和并聯(lián)電阻值；計(jì)算串聯(lián)電阻值和并聯(lián)電阻值應(yīng)滿足關(guān)系式：；式中Rp為并聯(lián)電阻，Rs為串聯(lián)電阻。本發(fā)明使六軸力/力矩傳感器不再受溫度的影響，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具備很高的信號(hào)精度。
【IPC分類】G01L1/22
【公開號(hào)】CN105675184
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610091648
【發(fā)明人】王振, 陳明潔, 林潔晗, 趙明江
【申請(qǐng)人】沈陽?？怂拱羁萍加邢薰?br>【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日