非线性误差的补偿方法

称重传感器的非线性误差影响关系

电阻式称重传感器是通过4个电阻应变片粘贴于弹性敏感元件上,再利用适当的形式组成惠斯登电桥。在称重传感器不负载时,弹性敏感元件因不受外力作用不会产生应变,此时粘贴在弹性敏感元件上的电阻应变片因不发生变形而不会引起电阻的变化,使电桥平衡,输出电压为零。当称重传感器负载,弹性敏感元件的应变会引起电阻应变片产生形变,理论情况下,负载力与电阻应变片的应变量应该成正比关系,但受到加工和安装以及材料的非线性影响,使负载力与应变量呈现一定的非线性关系。此时图中的电阻应变片R1和R4被拉伸,电阻值增大,而R2、R3被压缩,电阻值减小。由于不同位置的电阻发生改变,此时电桥失去平衡,传感器会生成并输出压力测量电压U2,由于U2与所受负载成非线性关系,当负载越大,称重传感器的非线性误差也就越大[2]。

利用数字系统可以实现“自诊断”，即诊断程序连续地检查各传感器信号是否中断、输出是否明显超出范围等。若有问题，在仪表或控制器面板上会自动显示或报**户利用面板上的键即可寻找各个传感器，独立地确定问题原因并进行故障排除。这种直觉诊断和故障排除能力，对用户显然是一种重要优点，而在模拟传感器系统中则是很难忘以低成本实现的。在称重领域中，典型模拟传感器系统的模数变换器的分辨力为16比特，即有50000个可用计数；而数字系统中每一个传感器的分辨率为20比特，即有1000000个可用计数。所以，一个装有4个数字传感器的系统即可提供4000000个计数的分辨率。这种高分辨率的优点，特别适用于秤架自重大而被称物重量小的场合。例如：在配料称重系统中，有时配方中某种物料仅占很小比例，但准确度要求却仍然很高。这在传统的模拟系统中同样是很难实现的。