本發(fā)明涉及應(yīng)變式力傳感器誤差補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種懸臂梁式力傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

應(yīng)變式力傳感器是利用應(yīng)變式變換原理實(shí)現(xiàn)的一類傳感器，其通過粘貼應(yīng)變片感受彈性體的變形來反映所測(cè)量力的大小。由于被測(cè)物理量(如載荷，位移，壓力等)能夠在彈性元件上產(chǎn)生彈性變形(應(yīng)變)，而粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片可以將感受到的彈性變形轉(zhuǎn)變成電阻值的變化，這樣電阻應(yīng)變式傳感器就將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化量，再通過電橋電路及補(bǔ)償電路輸出電信號(hào)，通過測(cè)量此電信號(hào)達(dá)到測(cè)量非電信號(hào)的目的。懸臂梁式力傳感器作為應(yīng)變式力傳感器的一種，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工和生產(chǎn)成本低在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

然而，在懸臂梁式力傳感器姿態(tài)變化時(shí)，其重力會(huì)使自身產(chǎn)生不同的形變量，從而引起輸出電信號(hào)的變化，造成測(cè)量誤差。因此，將其應(yīng)用在精度要求較高的手持式儀表領(lǐng)域時(shí)，需對(duì)其姿態(tài)產(chǎn)生的影響進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種補(bǔ)償方法，以克服懸臂梁式力傳感器姿態(tài)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：

一種懸臂梁式傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

S1：將懸臂梁式傳感器固定安裝在底座上，所述懸臂梁式傳感器與所述底座之間留有間隙；

S2：搭建傳感器姿態(tài)檢測(cè)電路板，并將所述電路板固定在所述底座上，使所述電路板的平面與所述懸臂梁式傳感器的其中一個(gè)面相平行；其中所述傳感器姿態(tài)檢測(cè)電路包括微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和運(yùn)動(dòng)處理組件；

S3：記錄所述傳感器輸出的電信號(hào)，此時(shí)所述懸臂梁式傳感器、所述底座和所述電路板組成的整體裝置處于第一位置狀態(tài)；

S4：令所述整體裝置繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)至其它多個(gè)位置狀態(tài)，記錄每個(gè)位置狀態(tài)下所述傳感器輸出的電信號(hào)；

S5：根據(jù)不同位置狀態(tài)下傳感器輸出的不同的電信號(hào)，獲取位置狀態(tài)與傳感器輸出的電信號(hào)之間的關(guān)系式；

S6：利用所述關(guān)系式對(duì)傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到懸臂梁式傳感器輸出信號(hào)的精確數(shù)值。

根據(jù)本發(fā)明提出的懸臂梁式傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法，其中，所述運(yùn)動(dòng)處理組件為陀螺儀和加速度計(jì)中的一種或兩種。

根據(jù)本發(fā)明提出的懸臂梁式傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法，其中，所述懸臂梁式傳感器和所述電路板通過鉚接、焊接、螺紋連接中的一種或幾種方式與所述底板固定。

根據(jù)本發(fā)明提出的懸臂梁式傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法，其中，所述步驟S5中是通過最小二乘法進(jìn)行線性擬合得到位置狀態(tài)與傳感器輸出的電信號(hào)之間的關(guān)系式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明操作過程簡(jiǎn)單，附加電路少，適應(yīng)性強(qiáng)，補(bǔ)償效果好。在懸臂梁式力傳感器實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合基本都需要微控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參與，本發(fā)明的補(bǔ)償方法只需向現(xiàn)有硬件電路中添加運(yùn)動(dòng)處理芯片，配合微控制器程序即可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能，使懸臂梁式力傳感器能用于精度要求較高的手持式儀表領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中懸臂梁式力傳感器固定方式示意圖；

圖2為本發(fā)明中傳感器姿態(tài)檢測(cè)電路的原理框圖；

圖3為本發(fā)明中電路板固定方式示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-懸臂梁式力傳感器；2-應(yīng)變片安裝平面；4-底板；5-檢測(cè)電路板；6-運(yùn)動(dòng)處理組件。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參見圖1，本發(fā)明提出的懸臂梁式傳感器姿態(tài)影響的補(bǔ)償方法中，首先是將懸臂梁式力傳感器1通過鉚接、焊接、螺紋連接中的任一種方式固定到底座4上，且力傳感器與底座4間存在一定間隙，使力傳感器能正常產(chǎn)生形變。

其次著手搭建基于微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和運(yùn)動(dòng)處理組件的力傳感器姿態(tài)檢測(cè)電路板，其中該檢測(cè)電路的原理框圖如圖2所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器在微控制器的控制下直接對(duì)懸臂梁式力傳感器輸出的差分信號(hào)進(jìn)行采集；微控制器從運(yùn)動(dòng)處理組件獲取力傳感器姿態(tài)數(shù)據(jù)；微控制器將姿態(tài)信息和經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的力信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)。

繼續(xù)參閱圖3，為本發(fā)明中電路板固定方式示意圖。電路板5也通過鉚接，焊接或者螺紋連接等任意方式固定在底座4上，使其與懸臂梁式力傳感器1相對(duì)位置固定。需要強(qiáng)調(diào)的是，所述電路板5的平面與所述懸臂梁式傳感器的其中一個(gè)面相平行，從而保證運(yùn)動(dòng)處理組件6所在的平面xoy平行于懸臂梁式力傳感器1的其中一個(gè)面。此時(shí)所述懸臂梁式傳感器1、所述底座4和所述電路板5組成的整體裝置處于第一位置狀態(tài)。

然后令所述整體裝置繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)至其它多個(gè)位置狀態(tài)，記錄每個(gè)位置狀態(tài)下所述傳感器1輸出的電信號(hào)。

根據(jù)不同位置狀態(tài)下傳感器輸出的不同的電信號(hào)，通過最小二乘法對(duì)位置狀態(tài)與傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行線性擬合，從而獲得兩者之間之間的關(guān)系式。

最后，利用得到的關(guān)系式對(duì)傳感器1輸出的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到懸臂梁式傳感器1輸出信號(hào)的精確數(shù)值。

本發(fā)明中要求運(yùn)動(dòng)處理組件6所在的平面xoy平行于懸臂梁式力傳感器1的其中一個(gè)面的原因在于：

圖3中2為應(yīng)變片安裝平面，正常工作時(shí)，懸臂梁式力傳感器1所測(cè)量力僅為非懸臂端沿z軸方向受力，對(duì)x,y軸方向受力不敏感，而運(yùn)動(dòng)處理組件6處理后的數(shù)據(jù)以x,y,z三個(gè)軸的信息描述力傳感器姿態(tài)，采用運(yùn)動(dòng)處理組件所在的平面xoy平行于懸臂梁式力傳感器1其中一個(gè)面的固定方式，能將懸臂梁式力傳感器1輸出與三軸姿態(tài)間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為懸臂梁式力傳感器1輸出與二軸姿態(tài)間的關(guān)系，故步驟四中的擬合問題轉(zhuǎn)化為三維平面擬合問題。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。