[发明专利]智能力传感器测量非线性温度漂移的温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明内容属于电子感测衡器输出变量误差补偿技术领域，涉及一种可保证电阻应变式智能力传感器测量输出不受温度影响的温度补偿方法。

背景技术

传感器技术迄今已广泛应用于各种工农业生产实践中，大量科学研究和生产过程获取的数据信息都通过其采集并转换为易传输与处理的电信号最终得到的。对高精度传感器如电阻应变式智能力传感器等而言，温度误差给实际测量带来的影响已成为提高其性能的严重障碍，特别是在环境温度变化较大的应用场合更是如此。由于智能力传感器的力—电学性能与弹性体的弹性模量具有紧密的相关性，而弹性体的弹性模量受温度的影响较大，因此力传感器的输出信号也随温度的变化而变化。但是，基于测量的需要，要求力传感器其输出信号只与加载到传感器上的力成正比，而不应受到温度变化的影响，因此就需要一种温度补偿方法，在传感器量程内，能将由于温度变化造成的测量信号的变化进行调整，使输出信号只与加载载荷相关，从而保证测量的真实性与准确性。

目前本领域公知的用于对智能力传感器进行温度补偿方法有模拟式和数字式两种途径。

常见的模拟式补偿方法有并联式温度补偿和零点温度补偿法两种。并联式温度补偿法从理论上可实现完全补偿，但实际上却只能是近似补偿，因为其特性曲线的温度补偿只能做到两点或三点是全补偿，而其它点不是“过补偿”就是“欠补偿”。零点温度补偿法虽然可实现传感器零点输出的高精度温度补偿，但对弹性体弹性模量的温度非线性却没有任何贡献，因此，力传感器受力时其输出仍将受温度变化的影响。

数字式温度补偿方法首先要测出传感点的温度，将该温度信号作为多路采样开关采集信号的一路送入单片机，测温元件通常是安装在传感器内靠近敏感元件的地方，用来测量传感点的环境温度，测温元件的输出经放大及A/D转换送到单片机，单片机通过串行接口接收温度数据，并暂存温度数据，等信号采样结束后，单片机运行温度误差补偿程序，从而补偿传感器信号的温度误差。对于多个传感器，可用多个测温元件，常用的测温元件有半导体热敏电阻、AD950测温管、PN结二极管等。已有的数字式补偿办法采用最小二乘法对温度、载荷、信号输出的三维曲线进行拟合，为了提高补偿精度，通常在运算中需要进行高次运算，而相对于嵌入式单片机而言，进行高次运算需要靠牺牲时间来换取，同时在程序算法编制上复杂程度也较高，从而也带来了可靠性的风险。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种设计形式合理、计算速度快、测量真实性与准确性高且更加适合于嵌入式单片机的程序实现的智能力传感器测量非线性温度漂移的温度补偿方法。

为达到上述发明目的而设计的智能力传感器测量非线性温度漂移的温度补偿方法是一种在力传感器数字化的基础上，采用多温区标定并使用复合查表法进行快速非线性温度数字补偿计算，进而实现力传感器非线性温度补偿的方法，它包括下述步骤：

1、将被标定的智能力传感器的工作温度在-20℃～60℃范围分为-20℃～-10℃、-10℃～0℃、0℃～10℃、10℃～20℃、20℃～30℃、30℃～40℃、40℃～50℃和50℃～60℃共八个温区；

2、利用复合加载标定装置调节被标定智能力传感器的环境温度，使其分别达到前述八个温区中的一个温度点，共八个温度点，分别记为T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈；