基于电阻应变片的智能称重系统设计-文献综述

第1页文献综述1.课题背景称重传感器与电子衡器数字化是九十年代电子衡器发展最突出的热点,电子技术的飞跃进步,单片机的普及与推广,为电子衡器提高性能、称量自动和智能化作出了贡献;微电子、信息、智能卡等高新技术更加速了衡器数字化、智能化、微型化、微功耗的进程。由于单片机本身的嵌入式软件技术及大规模集成电路等特点,具有三电一体化(机电、电子、微电子)高新技术的衡器产品便会应运而生,制造工艺的简化、产品成本的降低、利润空间的增大,将会掀起新一轮衡器制造技术的革命与竞争。1近年来,我国衡器行业的数字式称重传感器的应用发展较快,一些独具远见的外资企业与国内企业制造商均把目光瞄向了这一极具生命力的产品上来。不少企业把称重系统中原本放在称重仪表内的放大与A/D电路,前置于称重传感器罩壳内或接线盒内就称其为智能化。22.研究目的与现状2.1.研究目的和意义SBC（SmartBitrateControl）系列智能化称重传感器重传感器中的智能化成为研究热点，包论等先进数据处理方法进行各种补偿和能上的完善。3传感器的发展趋势造工艺水平的提高，芯片集成度越来越水平不断提升，先进数据处理算法的不网络化、微型化方向发展，归结起来，高稳定性平的提高，器件的性能不断提升，加上微处理器的运算能力越来越强，理误差的各种前沿方法不断涌现。4本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。5电阻应变式传感器是目前应用最广泛的传感器之一，已广泛地应用于航空、机械、电力、化工、建筑、医疗等领域中的力、压力、力矩以及位移、加速度等参数的测量。目前，无论在数量上还是在应用领域上，与其他传感器相比都具有重要的地位。6第2页2.2.研究现状与存在的问题随着人们生活水平的提高，对于称重仪的要求也越来越高。分析近年来电子衡器对称重传感器的新要求，不难得出小型化，集成化，多功能化和智能化将是称重传感器的重要特点和发展趋势。72.2.1研究现状国外的智能称重仪的电路设计中的放大电路采用OPA227和OPA228系列放大器，结合低噪声与精度高和宽的带宽，设计出的称重仪需要交流和精密直流性能。8国外的学者也在设计中应用了ADG819/ADG820，其特点是精度高、低功耗、便于携带、靠电池供电。9随着国民经济的发展，各行业对电子衡器的需求不断增加，极大的促进了称重传感器技术的发展。80年代中期到90年代中期，是我国称重传感器技术稳步发展，品种和规格迅速增加，产品质量不断提高的十年。不少厂家都改进或增加工艺装备、检测仪表，购置智能温度补偿装置和灵敏度温度补偿设备，实现了规模化生产10。90年代中期称重传感器生产企业增加到160多个，年产量200多万只。除满足国内市场需求外，十余个企业开始小批量出口，呈现出较好的发展势头。112.2.2存在的主要问题1.结构类型偏少，品种规格不全，特种用途产品奇缺。122.准确度等级较低，C3级成功率不高。3.稳定性和可靠性较差，返修率高，工作寿命低。4.产品标准化、工程化水平和企业产业化程度较低，产品技术指标的均一性差。135.创新产品和自主知识产权产品少，低水平重复产品多，贴牌加工、直接出口产品少。3.课题途径及步骤本课题将基于电阻应变片的智能称重系统作为研究课题，主要任务及目标为：熟悉和掌握该系统主要使用电阻应变片、电桥电路、放大及A/D转换实现称重，结合单片机技术，实现数据采集、计算与显示。14在实际使用中，由于受到原材料及制造工艺、安装方法、使用条件及外部环境的影响，很容易发生故障，影响电子衡器计量数据的准确及稳定的运行。因此,了解称重传感器的基本原理及故障原因，熟练掌握故障的分析判断技术，是快速准确地处理电子衡器的故障，保证其准确、稳定运行的关键。15第3页课题实施主要分为：资料收集及当前研究现状分析、电路设计、软件仿真、电路板的焊接与调试、数据分析处理、撰写报告等几个阶段。4.可能遇到的问题及应变措施1.问题：利用ISISprofessional画电路图较为薄弱，对于KeilC51软件的使用不是很熟练。拟采取措施：向导师请教，进一步熟悉算法，掌握KeilC51、ISISprofessional等开发工具。2.问题：电阻应变片随着温度的变化会引起误差。拟采取措施：设计差动全桥电路。3.问题：产生共模信号及其他干扰信号拟采取措施：在放大电路以及检波电路设计时，我分别采用同相串联双运放高共模抑制比放大电路，和整流型相敏检波电路。第4页参考文献1陈日兴.数字式称重传感器的智能化功能演变与发展综述J.中国计量,2011,23(1):1-4.2汪显卫.基于HX711自动计价数显电子称设计J.硅谷,2012,5(1):10-13.3程智.简易电子称的设计N.电子世界.2013,7(1):12-15.4刘九卿.解析称重传感器误差计算用最佳拟合直线J.衡器.2014,2(1):3-6.5田佳琳,李琴.数字式应变称重传感器专用测量单元设计J.工业计量.2010,1(1):24-26.6杨青锋,张山平.基于我国称重传感器制造企业发展的探讨J.衡器.2010,3(1):10-12.7陈燕.浅谈电子称重技术J.计量与测试技术.2013,4(1):22-25.8李升.单片机原理与接口技术M.北京:北京大学出版社,2011:324.9吴建平.传感器原理及应用M.北京:机械工业出版社,2012:272.10陈蕾,邓晶,仲兴荣.单片机原理与接口技术M.北京:电子工业出版社,2012:318.11薛小玲,刘志群,贾俊荣.单片机接口模块应用于开发实例详解M.北京:航空航天大学出版社,2010:221.12陈海宴51单片机原理及应用M北京：北京航空航天大学出版社，2010:182.13吴玉林,方鹏斌,严黎华.简易数字电子称的设计N.咸宁学院学报,2010-12-15.14TORRESB,ZAFORTEZAIP,CALDERONPA,etal.AnalysisofthestraintransferinanewFBGsensorforstructuralhealthmonitoring.EngineeringStructures.201115ZhangXufei,WangJian.Realizationofr