電容稱重傳感器抗偏載性能分析與優(yōu)化的研究.pdf

1、電容稱重傳感器是將被測載荷的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器件。由于其靈敏度高、能耗低、結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點而越來越被人們所重視,得到了廣泛的應(yīng)用。然而電容稱重傳感器在工作過程中,尤其是在高精密微力測量系統(tǒng)的應(yīng)用中,存在著一些顯著缺點,如線性度較差。輸入輸出特性曲線所呈現(xiàn)的高度非線性,使得傳感器在測量過程中極易受到非線性特性的干擾,從而導(dǎo)致測量準(zhǔn)確度降低。此外,工作過程中偏心載荷的存在,也會對精密電容稱重傳感器的測量結(jié)果造成很大的誤差。

2、現(xiàn)代測試系統(tǒng)對電容稱重傳感器的線性度和精確度提出了更好的要求,因此為了降低工作過程中的非線性誤差和偏載所造成的測量誤差,需要對電容稱重傳感器的彈性元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高其線性度和抗偏載能力。基于此背景,本文對這兩方面做了深入的研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)詳細(xì)描述了電容稱重傳感器的工作原理,并對靈敏度、線性度、分辨力和分辨率等靜態(tài)技術(shù)指標(biāo),以及偏載對電容稱重傳感器的影響機(jī)理進(jìn)行了分析,為后面的解析計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化做了理論鋪墊。

3、r>　　(2)建立了電容稱重傳感器的靈敏度、線性度與彈性元件導(dǎo)向性能之間的關(guān)系式,以及導(dǎo)向性能、抗彎性能、抗扭性能與彈性元件結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系式。以200g量程、0.001g精度的電容稱重傳感器維護(hù)研究對象,研究分析了彈性元件的各性能隨結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律。
　　(3)在ABAQUS中對彈性元件進(jìn)行有限元分析,驗證了解析計算結(jié)果的正確性,在此基礎(chǔ)上,建立了以彈性元件的導(dǎo)向性能、抗彎性能和抗扭性能為目標(biāo)函數(shù)和約束條件的多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)