一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业中的硅应变片桥式电路温度补偿方法，特别适用于六轴力/力矩 传感器上使用，使六轴力/力矩传感器不再受温度变化的影响。
【背景技术】
[0002] 在非电量检测中，压力的检测量最大，所以压力传感器也是使用最为广泛、技术更 新最快的传感器。特别是硅桥式压阻压力传感器以其线性好、灵敏度高、体积小、便于集成 等诸多优点，是目前使用最广泛的一种压力传感器。但是由于半导体材料的温度特性，硅压 阻式压力传感器的输出信号会随着温度的改变而受到影响，产生温度漂移，温度漂移的现 象一直制约着硅压阻式压力传感器的发展。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，使六轴 力/力矩传感器不再受温度的影响，在整个工作温度范围内具备很高的信号精度。
[0004] 采用的技术方案是： 一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，包括下述步骤： 一、 对六轴力/力矩传感器的桥路上，在多温度点处对应变电阻进行数据采集； 二、 通过采集的温度数据得到各应变电阻和温度的关系式，通过软件补偿算法计算补 偿电路中串并联的电阻值。
[0005] 二、补偿电阻计算方法 首先对采集的应变电阻数据利用最小二乘法与温度进行线性拟合，得到所有12个应变 电阻与温度的线性表达式，对各半桥计算补偿电阻，对于电桥中上半桥两个应变片的线性 表达式为：
若应变电阻为正温度系数，则1? %?:肘，补偿电阻选择与_进行串并联，反之选择 与&进行串并联，串联电阻为兄7,并联电阻为&;由于六维力/力矩以半桥的形式工作， 所以补偿电阻应使在任何温度下，补偿后桥路上两电阻值相同：
利用泰勒公式将两侧展开可求得与& :
上式中
，为传感器工作环境的平均温度。
[0006] 由公式(2)可求得并联电阻^^阻值，再结合公式（1)计算出1?阻值。若托^阻值 为负，则iiy改为与:?进行串联即可。
[0007] 本发明具有如下优点： 1)本方法适用性很强，采集到的应变电阻与温度数据也可用其他数学形式拟合，方法 灵活。
[0008] 2)本电阻计算方法具有很高的准确度，可使漂移控制在0.5%F. S/30°C。
[0009] 3)本方法补偿温度范围较宽，一般可适用于温度补偿范围在80°C以上的情况，且 可通过设置不同的_值控制最佳补偿效果的温度范围。
【附图说明】
[0010] 图1为硬件补偿电路图。
[0011] 图2为补偿方法流程图。
【具体实施方式】
[0012] -种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，包括下述步骤： 1、将被测弹性体组件放入环境试验箱，将温度探头尽量接近弹性体上的应变片，但不 要破坏到应变片。
[0013] 2、环境试验箱选择设定温度模式，设定温度分别依次设定为1.50°C、7.30°C、 12.50°C、17.50°C、22.50°C、27.50°C、32.40 °C、37.70 °C。
[0014] 3、设定相应温度后，25分钟后开始记录相应位置应变片的阻值，填写到表格内，之 后5分钟记录一组，每个温度点记录10组数据，并记录时间、环境试验箱面板温度、温度 仪温度。
[0015] 4、记录完毕后，关闭环境试验箱，将记录数据输入到电脑内。
[0016] 5、应用软件补偿算法计算需要补偿的电阻值，阻值应满足关系式
6、依据软件算法得到的电阻值，焊接相应阻值电阻到电路中。
[0017] 7、对补偿后的电路进行温度实验验证，即得。
【主权项】
1. 一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征在于:包括在多温度点处 对应变电阻进行数据采集，利用软件补偿算法和采集数据计算出串联电阻值和并联电阻 值； 计算串联电阻值和并联电阻值应满足关系式：式中Rp为并联电阻，RS为串联电阻。2. 根据权利要求1所述的一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征在 于:在应变电阻数据采集过程中，所述多个温度点，包括1.50 °C、7.30 °C、12.50 °C、17.50 °C、 22.50。(：、27.50。(：、32.40。(：和37.70。(：。3. 根据权利要求1或2所述的一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征 在于:软件补偿算法对采集数据利用了最小二乘法进行线性拟合。4. 根据权利要求1所述的一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征在 于:通过设定Ts来调整补偿温度范围和补偿效果所在的温度范围。5. 根据权利要求1或2所述的一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征 在于包括下述步骤： (1 )、将被测弹性体组件放入环境试验箱，将温度探头尽量接近弹性体上的应变片，但 不要破坏到应变片； (2) 、环境试验箱选择设定温度模式，设定温度分别依次设定为1.50°C、7.30°C、12.50 °C、17.50°C、22.50°C、27.50°C、32.40 °C、37.70 °C; (3) 、设定相应温度后，25分钟后开始记录相应位置应变片的阻值，填写到表格内，之后 5分钟记录一组，每个温度点记录10组数据，并记录时间、环境试验箱面板温度、温度仪温 度； (4) 、记录完毕后，关闭环境试验箱，将记录数据输入到电脑内； (5) 、应用软件补偿算法计算需要补偿的电阻值； (6) 、依据软件算法得到的电阻值，焊接相应阻值电阻到电路中； (7) 、对补偿后的电路进行温度实验验证，即得。
【专利摘要】一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其特征在于：包括在多温度点处对应变电阻进行数据采集，利用软件补偿算法和采集数据计算出串联电阻值和并联电阻值；计算串联电阻值和并联电阻值应满足关系式：；式中Rp为并联电阻，Rs为串联电阻。本发明使六轴力/力矩传感器不再受温度的影响，在整个工作温度范围内具备很高的信号精度。
【IPC分类】G01L1/22
【公开号】CN105675184
【申请号】CN201610091648
【发明人】王振, 陈明洁, 林洁晗, 赵明江
【申请人】沈阳埃克斯邦科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月19日