基于虛擬儀器的力傳感器標(biāo)定程序

PAGEPAGE1基于虛擬儀器的力傳感器標(biāo)定程序本文基于虛擬儀器平臺，設(shè)計一種力傳感器標(biāo)定程序，主要包括以下內(nèi)容：硬件選型、系統(tǒng)框架、標(biāo)定流程以及實驗結(jié)果。下面逐一介紹。一、硬件選型本文所用的硬件包括微控制器STM32F407、AD7799模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、HX711傳感器放大器及一個200N的力傳感器。STM32F407是一款高性能ARMCortex-M4微控制器，工作頻率可達(dá)168MHz，具有多種外設(shè)接口，如SPI、I2C、UART等，并且其具有豐富的GPIO端口，方便與其他模塊進行串聯(lián)。AD7799是一款16位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。并且其帶有前置放大器，可放大傳感器輸出信號，提高信噪比，提高信號的穩(wěn)定性。HX711是一款專門為稱重應(yīng)用設(shè)計的傳感器放大器芯片，它使用128倍內(nèi)部集成放大器，可將傳感器輸出信號放大到適當(dāng)電平，并利用SPI進行數(shù)據(jù)通訊。二、系統(tǒng)框架本文所設(shè)計的標(biāo)定程序主要包括四部分：傳感器驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果顯示。其系統(tǒng)框架如下：驅(qū)動層：主要負(fù)責(zé)控制硬件與系統(tǒng)交互，如控制STM32F407的各個外設(shè)接口，驅(qū)動AD7799、HX711等芯片。數(shù)據(jù)采集層：主要負(fù)責(zé)對傳感器輸出信號進行采集，利用AD7799或HX711芯片進行信號放大與濾波，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至上位機顯示。數(shù)據(jù)處理層：主要負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，如平均濾波、去零漂、比例校準(zhǔn)等操作，并輸出標(biāo)定結(jié)果。結(jié)果顯示層：將數(shù)據(jù)處理層處理出的標(biāo)定結(jié)果輸出到上位機，供用戶查看。三、標(biāo)定流程本文所設(shè)計的力傳感器標(biāo)定程序主要包括三個步驟：零點校準(zhǔn)、比例校準(zhǔn)及誤差分析。1.零點校準(zhǔn)零點校準(zhǔn)用于消除傳感器輸出的零點漂移，保證傳感器在零載荷情況下輸出穩(wěn)定的0值。具體步驟如下：1.1將傳感器完全無力加載，并且保持穩(wěn)定。1.2記錄此時傳感器輸出的數(shù)值，并將其作為零點偏移值。1.3將零點偏移值寫入程序中，用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。2.比例校準(zhǔn)比例校準(zhǔn)用于消除傳感器輸出的非線性誤差，使其輸出結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。具體步驟如下：2.1將四個已知質(zhì)量的重物分別放置于傳感器上，并記錄輸出的數(shù)值。2.2利用線性回歸方法，擬合得到標(biāo)定曲線方程。2.3根據(jù)標(biāo)定曲線方程，對采集到的數(shù)據(jù)進行比例校準(zhǔn)。3.誤差分析誤差分析主要用于評估傳感器標(biāo)定后的精度與偏移值。具體步驟如下：3.1利用其它權(quán)威機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)試驗裝置測量測試結(jié)果。3.2比較標(biāo)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)試驗裝置的結(jié)果，計算偏差值及精確度。四、實驗結(jié)果本文設(shè)計的標(biāo)定程序經(jīng)過多組數(shù)據(jù)測試，在滿足