德国KERN工业天平的应变式传感器

发布时间:2015-07-16

德国KERN工业天平具有测量速度快,精度高,操作简单方便,能够实现自动校准,自动去皮重等 一系列优点,使得它广泛应用于、科研、工业、农业及人们的日常生活之中;KERN工业天平的核心部件是称重传感器,电阻应变式传感器因具有精度高稳定性好、制作方便、工艺成 熟、价格便宜等一系列优点,已被应用到了几乎所有称重领域和各种测力领域。 

1 电阻应变式传感器由感压装置、电阻应变片和惠斯登测量电路三部分组成,其工作原理 是:被测负载作用在弹性感压装置上使其发生弹性形变;通过粘性物质使粘贴在感压装置上 的电阻应变片发生形变,进而转化成应变片的阻值大小变化;通过惠斯登测量电路将电阻应 变片的阻值变化,转化为与负载成正比的电信号输出 

2、称重传感器的桥式结构决定了其输出与激励电压息息相关,为提高精度须使用高精度的 电压源作为激励,此外高精度的 A/D 转换也要求使用精密电压源作为参考,若按常规方法 考虑,需要两个精密电压源,实现起来难度较大,成本也高,为此我们采用了比例测量技术。 

3、用标准的重量砝码加载至称重传感器的受载端,读取 A/D 转换数据,并记录下对应的 标准砝码质量,过程中采用往复多次测量方法,即重量砝码加载时采取由小到大再由大 到小,多次测量(11 次)再取平均,这样可有效消除测量过程中的人为误差。

首先,高精度的模拟电路设计对器件的热稳定性提出了很高要求,因此系统在每次开机 后须进行预热,经实验得知,经30 分钟预热后,系统中各器件基本稳定,此后进行测量, 测量结果比较准确;对系统电源进行了两级稳压,并加滤波电路,消除电源噪声对系统的影 响。

其次,硬件上选用的Σ-? 结构ADC 在低更新速率时具有低噪声和高线性度,其噪声整形 和数字滤波功能集成在片内;软件设计上采用了均值移动滤波算法提高了ADC 的转换精度, 从而提高系统整体的精度和稳定性。

后,系统中存在着模拟信号和数字信号,数字部分的 各种脉冲对模拟部分的干扰很大,因此在系统设计中应使模拟部分和数字部分在布局布线上 尽量分开,并且模拟地和数字地分离,后在一点与电源地相接;在每个集成芯片,特别是 运放和A/D 器件的电源端配置去藕电容,且尽可能的靠近电源端,引脚尽量粗短。 

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