力传感器自动标定技术研究

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1、硕士学位论文力传感器自动标定技术研究RESEARCHONAUTOMATICCALIBRATIONOFFORCESENSOR颜馨郁哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TM932学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文力传感器自动标定技术研究硕士研究生：颜馨郁导师：朱敏申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM932U.D.C:621.3Dissertationfor

2、theMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONAUTOMATICCALIBRATIONOFFORCESENSORCandidate：YanXinyuSuperVIsor：ZhuMinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,20

3、16Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要力传感器是一种将力信号转换为电信号的测力元件，在国防、工业、医疗等领域应用十分广泛。为了保证传感器测量的准确度，国家规定传感器在使用前必须经过标定。随着科学技术的进步，对力传感器标定系统的要求越来越高。而目前现有的力传感器标定系统存在自动化水平低，而且大多数无法进行动态标定的问题。因此设计一种可以解决上述问题的标定系统具有十分重要的意义。本文研究了力传感器的标定方法，针对现有系统的缺点

4、提出了本系统的设计方案，搭建了系统的硬件平台，设计了系统标定软件，对系统的性能进行了测试并分析了系统的不确定度。具体研究内容如下：首先，研究力传感器的静、动态标定方法。详细研究了静态标定的要求、过程与数据处理方法，深入分析了动态标定的阶跃法、脉冲法和正弦法。结合设计要求提出了系统的总体设计方案：选择系统的静、动态力源；确定动态力测量方案；明确信号采集模块架构；解决设备间的通信问题。其次，对电阻应变式力传感器的内部结构进行了研究，设计了系统的硬件结构。建立了由PXI机箱、系统控制器、数据采集卡、加速度计与适调器

5、、摄像头构建的硬件系统，为整个系统功能实现奠定了基础。然后，利用LabVIEW对系统软件进行了设计。确定了软件的结构和设计模式，对各个功能模块进行了设计，包括传感器信号的采集、数据的处理、界面的图形化显示、标定数据与用户信息管理、标定报告的生成以及标准力数据辨识。软件是本系统的核心，系统通过软件实现对硬件设备的控制，用户通过操作软件界面完成标定工作。最后，完成了包括力源、数据采集模块、控制模块、动态力测量模块以及标定软件的标定系统，通过实验对系统性能进行测试，并对Interface552608A传感器进行了静

6、、动态标定实验。研究系统不确度的评定方法，计算出了系统标定结果的不确定度，结果表明本系统达到设计要求。关键词：力传感器；标定；LabVIEW；自动测试IAbstractAbstractForcetransducer,asakindofforcemeasuringcellwhichcanconvertforcesignaltoelectricsignal,hasbeenextensivelyusedinmanyareassuchasnationaldefense,manufacture.Accordingtos

7、tateregulations,transducershouldbecalibratedbeforeusetoensuretheaccuracyofmeasuring.Withthedevelopmentoftechnology,theapplicationsbasedonforcetransducerbecomemoreandmore,meanwhilethere’smoreofarequirementtothecalibrationsystem.However,theexistingcalibration

8、systemisless-automated,andcannotnormallyperformdynamiccalibratingexperiment.Asaresult,todevelopacalibrationsystemcansolvetheaboveproblemsisofgreatsignificance.Inthispaper,themethodofdemarcationofforces