论文部分内容阅读
电容传感器由于其具有测量灵敏度高、低功耗及结构简单等优点被广泛应用于测量压力、力以及位移等领域。然而电容传感器也存在一些缺点:(1)输入输出特性高度的非线性(2)工作时,容易受到周围环境因素如湿度、振动、电磁干扰以及温度变化的影响,尤其以温度对其影响最为显著。电容称重传感器是以电容传感器为基础实现质量测量,因此为了降低传感器非线性特性及温度因素的干扰,亟需对传感器的非线性校正和温度特性问题进行研究,以提高电容称重传感器测量结果的准确和稳定。基于上述背景,本文对电容称重传感器的非线性校正和温度特性问题进行了研究,主要内容如下:(1)分析了电容称重传感器的测量原理、灵敏度和线性度等技术指标以及温度对电容称重传感器的影响机理,给出了在温度影响下,传感器输出特性的计算公式,建立了温度特性分析的理论基础;(2)以200g量程分度值为0.001g的电子天平为研究对象,通过对其称重传感器受力的理论计算与仿真实验建立了称重传感器的力学分析模型,并利用ANSYS的APDL参数化设计语言对传感器弹性元件进行了参数化设计与分析,为传感器弹性元件的设计提供了理论依据和技术指导;(3)针对温度对电容称重传感器的影响主要表现在对传感器弹性元件的影响,利用ANSYS对称重传感器进行了力—温度耦合分析,分析了温度对称重传感器输出特性的影响,主要包括传感器零点温度特性分析、最小静负荷温度特性分析、满量程下温度特性分析以及温度对传感器灵敏度和线性度的影响,给出了对其温度特性进行有效补偿的方法;(4)针对电容称重传感器的非线性输出特性问题,利用改进的BP神经网络模型对其进行非线性校正,并对两种方法在收敛速度、计算精度以及推广能力三个方面进行了对比,证实了改进方法的有效性。