基于镜像脉冲的电磁力平衡传感器控温方法

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器(PWM)镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10~(-6)g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

电磁力平衡传感器控温方法再修改稿

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器（PWM）镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10-6 g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

电子分析天平温度漂移补偿算法研究

基于电磁力平衡传感器的电子分析天平温度漂移影响复杂,尚无理想的解决方案。现有天平的温度漂移补偿主要依靠基于晶体管的硬件电路实现,适用温度范围窄、精度低、灵活性差。依据电磁力平衡传感器的工作机理,深入研究与天平称量结果密切相关的各元件参数温度特性,建立了电子分析天平温度漂移数学模型,对该模型进行了称量精度要求内的合理简化。通过对温度敏感元件的温度测量及测量滞后分析,提出了温度漂移的分段线性加权补偿算法,实现了温度漂移快速准确地自动补偿。检验结果表明,采用该补偿算法,量程200 g、分辨力0.1 mg的电子分析天平在18~23℃的工作温度范围内,满载示值误差的绝对值≤0.3 mg,优于国家标准《GB/T 26497-2011电子天平》规定的I级天平温度漂移对示值的影响指标。     

电子分析天平的非线性影响与补偿方法研究

基于电磁力平衡传感器的电子分析天平非线性影响复杂,现有天平的非线性补偿主要依靠硬件电路实现,调试烦琐,示值误差大,一致性差.分析了电磁力平衡传感器的动圈位置、工作电流、环境温度、永磁体性能等非线性影响机理,提出了电磁力平衡传感器机械平衡优化与空间限位、取样电阻与传感器匹配、传感器多点温度测量等硬件优化方法,建立了电子分析天平非线性影响的牛顿插值补偿算法,实现了电子分析天平的非线性自动补偿.检验结果表明,采用研究的补偿方法对量程210g、分辨力0.1 mg的电子分析天平补偿后,全量程示值误差≤±0.3 mg,优于国家标准《JJG 1036-2008电子天平检定规程》规定的一级天平示值误差指标.     

电磁力平衡传感器非线性的温度影响与补偿

电磁力平衡传感器的非线性输出主要由动圈附加磁场的影响产生,且随温度变化较大,远不能满足0.1 mg及以下分辨力的电子天平分析称量要求。分析了电磁力平衡传感器非线性产生机理,细致探究了温度对非线性输出的影响,提出了基于双磁钢的新型电磁力平衡传感器温度补偿方法,利用磁路结构的对称性将动圈产生的附加磁场分为上、下两部分形成对消,大大降低了传感器非线性输出。在单温度点下通过对传感器进行非线性校正,能快速、有效地减小补偿误差。实验结果表明,本文采用上述方法研制的电磁力平衡传感器在20℃温度下进行校正后,在温度范围为10~30℃、温度变化速率小于0.3℃/h的恒温室中进行量程50 g、分辨力0.01 mg的半微量分析称量,传感器的示值误差峰值不超过0.05 mg,大大降低了非线性补偿的计算复杂度。     

脉宽调制式电子分析天平的漂移补偿方法研究

温漂和时漂对脉宽调制式电子分析天平示值影响较大且难以区分,分析了永磁体剩磁、动圈长度、恒流源采样电阻、电子元件参数等温漂和时漂影响机理,考虑电磁力平衡传感器各特征位置温度变化及内外温度梯度影响,建立了温漂与温度变化的二次多项式、与温度梯度的近似线性关系以及时漂与时间的指数关系,通过叠加得到示值漂移非线性混合补偿模型,并设计了一种能够同时辨识温漂和时漂模型参数的空载和满载组合漂移实验和数据处理方法,通过大量非均匀温度变化实验得到模型参数,利用该模型对量程220 g、分辨力0.1 mg的电子分析天平进行补偿验证。结果表明,补偿后的天平加载220 g并保持30 min后的示值漂移小于1 mg,零点示值漂移小于0.5 mg,满足国家标准《JJG1036-2008电子天平检定规程》规定的I级天平对温漂和时漂性能指标要求。     

电子分析天平模糊自适应PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器的动态响应特性,设定电子分析天平的模糊调节规则,并通过阈值判断,在系统偏差较大时采用增量式模糊调节,偏差较小时采用PID调节,实现两种调节方法的优势互补,缩短系统调节时间,提高系统的鲁棒性。仿真及测试结果表明,量程220 g、感量0.1 mg的电子分析天平应用模糊自适应PID调节方法,各载荷点示值误差≤±0.3 mg,稳定时间≤3 s,优于国家标准《JJG1036—2008电子天平检定规程》规定的I级天平示值误差指标。     

温度对电磁阀驱动影响的计算分析

基于磁动势、电磁力、绕组电阻率计算公式,推导出温度对磁动势和电磁力的直接关联公式,分析温度对线圈磁动势、电磁阀电磁力和开阀压力差的影响。以具体示例计算得出在线圈温度从20℃升高至120℃时,磁动势、电磁力、开阀压力差下降的具体百分比,并给出常温环境中设计冗余或者在高温环境中通过补偿电压的方式增加驱动力的计算方案,确保电磁阀能够在全温度工作范围内产生足够的电磁力驱动运行。     

基于MAX1452硅压力传感器温度补偿系统的设计

针对硅压阻式传感器存在的温度漂移误差和输出信号的非线性提出了利用MAX1452温度调理芯片进行补偿的方案。描述了传感器温度补偿系统的整体构架,着重阐述了MAX1452的补偿原理以及对传感器的补偿过程。测试结果表明传感器经过补偿以后,在-40~80℃的温度范围内输出的信号与压力成较好的线性关系,测量的误差小于0.8%。     

逆磁致伸缩扭矩传感器温度漂移特性研究

温度漂移是影响逆磁致伸缩扭矩传感器灵敏度和测量精度的主要因素之一，为消除温度漂移的影响，设计了一种桥式电路并分析了输出信号的特性。实验表明：当受温度影响时，其输出信号由扭矩分量和温度影响分量组成，每个分量都具有稳定的相位角，通过相位差关系从输出信号中除去温度分量，就可以消除温度的影响。结果表明：传感器的温度漂移得到了很好地控制，在全刻度范围内小于1％／50℃，能够满足扭矩工程测量的要求。