周岳斌 刘桂雄 孙登林

(1.华南理工大学机械与汽车工程学院 2.广州电测仪器厂)

1 引言

称重传感器是应用最为广泛的称量器件之一，实际应用中迫切需要具有采集、处理和通信功能的数字称重传感器，其精度、性能的设计得到了广泛关注。Makabe等针对称重传感器的蠕变误差设计了精确的补偿算法[1]；Liu C R等基于微波谐振腔的波动理论研制了一种微波动态称重传感器，获得了出色的线性度、一致性和测量精度[2]；Piskorowski等设计了一种线性时变滤波器，为称重传感器响应的动态补偿提供新的方法[3]；Abbas等基于MEMS结构设计了一种分辨率可达μN级的新型微量程称重传感器，并提出了一种可追踪的传感器校准方法[4]；Prabuwon采用SQL server和visual C++的软件构架，为制造过程中的产品检测设计了易于定制和集成的称重传感器系统[5]；Mohamed通过对称重传感器的蠕变行为与蠕变恢复行为进行比较分析，研究了不同蠕变参数、传感器粘弹性常数与蠕变速度的关系[6]。

这些针对局部问题的研究为改进数字称重传感器的设计提供了思路，但涉及的传感器结构和数据处理算法较复杂，测试条件有限的情况下，难以实现传感器性能的快速测试。本文采用高精度数字化技术设计了一种结构简单的数字称重传感器系统，不但可快速有效地测试传感器性能，也可用于高速ADC的性能测试。

2 称重传感器的数字化

2.1 数字称重传感器系统结构

图1是一种数字称重传感器的结构图。传感单元为平行梁式应变电桥，采用具有超低噪声和漂移的高精度Σ-Δ型ADC和内嵌高速51内核的增强型单片机，对应变电桥的模拟输出信号进行A/D转换和必要的数据处理，完成模拟传感器的数字化。……