【摘 要】
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本论文的研究目的在于通过研究和建立制约称重传感器准确度的误差数学模型,采取硬件和软件滤波以及数字补偿技术对称重传感器进行误差修正,从而设计出一种低成本高精度的数字式称重传感器。此外,通过设计一套上位机传感器误差计算与补偿软件,可为制造商的工业化生产提供一种补偿参数计算和传感器符合性评价的方案。本论文主要从高精度数字传感器测试技术、高精度A/D数据采集板的设计、下位机的数字滤波与补偿软件设计以及上位
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本论文的研究目的在于通过研究和建立制约称重传感器准确度的误差数学模型,采取硬件和软件滤波以及数字补偿技术对称重传感器进行误差修正,从而设计出一种低成本高精度的数字式称重传感器。此外,通过设计一套上位机传感器误差计算与补偿软件,可为制造商的工业化生产提供一种补偿参数计算和传感器符合性评价的方案。本论文主要从高精度数字传感器测试技术、高精度A/D数据采集板的设计、下位机的数字滤波与补偿软件设计以及上位机补偿参数计算软件的开发四个方面系统性的阐述了如何设计和测试一款5000分度以上的高精度数字式传感器。首先,根据数字式称重传感器的测试需求,搭建一个可靠的传感器测试系统,并介绍传感器的测试技术及原理;其次,应用24位高精度ADS1232模数转换芯片和STM单片机设计一个高精度的硬件电路板,论述硬件电路的抗干扰设计方法、ADS1232芯片的不足及其解决方案;再次,通过对数字式称重传感器的噪声的类型和分布进行分析,应用滑动平均和Kalman预测校正两级滤波器进行滤波处理,通过仿真与实验相结合的方式确定最佳的过程参数Q和量测参数R,使传感器在获得较好的稳态性能时又能保持较好的动态响应特性,通过建立传感器静态误差的数学模型,设计下位机MCU的数字软件补偿方案;最后,基于MATLAB开发出上位机软件,它可以对采集到的数据作矩阵运算,通过最佳平方逼近拟合出非线性和温度补偿参数,同时对传感器的可补偿性和最终符合性作评价。
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