标定方法对称重传感器标定的影响

　　随着大规模集成电路及信息处理功能的飞速发展，工业生产自动化水平越来越高，传感器在自动化仪器设备中使用越来越广泛，其正确使用对仪器、设备的性能起着决定性影响，因此，传感器必须进行正确的标定。传感器的标定方式一般质检部门进行，脱离使用环境，也可在使用环境中与设备捆绑标定(在线)，这两种标定方式结果是否一致呢?本文对称重传感器采用不同方式标定的结果进行比较,实验验证了存在差别。

　　1 称重传感器标定实验系统

　　文中使用的称重传感器额定载荷为 980N,精度等级为 0.02，输出灵敏度为 1.998mV/V.传感器实际用于由计算机、数据采集卡及气动元件组成的气动伺服控制系统中。由于数据采集卡的采集范围为 0～10V，为此设计了由运算放大器 AD632组成的放大电路，将传感器的输出电压放大至数据采集卡的可采集范围。称重传感器标定实验示意如图 1 所示，使用 1.8kg 的圆形支撑板连接件10kg 的法码，圆形支撑板与传感器为点接触，更接近传感器的真实受力情况，有利于减少因标定产生误差。根据系统的使用需要, 只对 17.64N～507.64N的范围进行了标定。

　　2 标定

　　标定时, 将经放大后的称重传感器输出电压接到数据采集卡的 A/D(模 / 数) 接口上，用Labwindows/CVI 设计一简单的虚拟仪器用于读取数据，编制了具有的低通滤波功能的采样子程序用于采集数据，即在线测量数据，同时用数字万用表测量输出电压，以便进行比较。为减少误差，实测中每一质量负载测量 10 次，取其平均值，标定实验数据见表 1。

　　在数据处理时，用 Matlab 进行最小二乘曲线拟合，得到输出电压与质量负载的关系，万用表测数据得到式(1)，虚拟仪器测数据得到式(2)。标定拟合曲线如图 2 所示。

　　m=- 0.0587u²+67.1706u+0.9758 (1)

　　m=- 0.0568u²+66.984u+0.6082 (2)

　　式中：m—质量负载，N;u—输入电压，V。

　　3 结果分析

　　从表 1 可以看出,对相同的负载，两不同的方法测量所得输出电压有差别。从式 1、式 2 可以看出，两种不同的标定方式结果不完全相同，都有系数很小的二次项，从图 2 很难看出两种不同的标定的差别,结果直线度都非常好，数据连线与拟合线吻合也非常好，几乎重合。传感器在虚拟仪器中使用，现将由虚拟仪器测得的数据分别代入式 1和式 2，得出计算质量负载，计算出误差：(计算负载 - 负载)/ 负载 *100，列入表 2。

　　从表 2 可以看出，由万用表测得数据拟合而得的式 1 计算出的负载误差较大，而由虚拟仪器测得数据而得的式 2 计算出的负载误差较小。