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1、10申请公布号CN104111081A43申请公布日20141022CN104111081A21申请号201410279171222申请日20140621G01D3/02200601G01G23/0020060171申请人浙江师范大学地址321004浙江省金华市迎宾大道688号72发明人陈希刘洋陈赵江余水宝褚佳春74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东凤54发明名称一种传感器动态响应自适应补偿的实现电路57摘要本发明公开了一种传感器动态响应自适应补偿的实现电路，涉及一种仪器仪表，电子测量，自动控制领域，具体为一种传感器动态响应自适应补偿的硬件实现方法，主要用于解决。
2、使用动态补偿器存在的时间延迟以及噪声干扰，数据处理复杂等技术问题。本发明采用该动态补偿电路，能有效避免使用复杂的软件处理算法和高端的DSP处理芯片，数据处理复杂响应速度快，并且生产成本较低。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页10申请公布号CN104111081ACN104111081A1/1页21一种传感器动态响应自适应补偿的实现电路，其特征在于包括第一至第五运算放大器（IC1IC5）、三极管（Q1）、第一至十三电阻（R1R13）、第一、第二光耦（OC1、OC2）、第一、第二电容（C1、C2），所述第一。
3、运算放大器（IC1）的反相输入端与所述第三电阻（R3）的一端、第一电容（C1）的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与第一电容（C1）的另一端、第五电阻（R5）的一端、第二电阻（R2）的一端相连接，所述第三电阻（R3）的另一端与所述第四电阻（R4）的一端、第一电阻（R1）的一端、第二电阻（R2）的另一端、第二电容（C2）的一端相连接，以及所述第一电阻（R1）的另一端与输入信号电压（VI）相连接；所述第二运算放大器（IC2）的反相输入端与所述第二电容（C2）的另一端、第二光耦（OC2）的第1脚相连接，其同相输入端接地，其输出端与所述第二光耦（OC2）的第2脚、第六电阻（R6）的一端相连接；所述。
4、第三运算放大器（IC3）的反相输入端与所述第五电阻（R5）的另一端、第六电阻（R6）的另一端，第八电阻（R8）的一端相连接，其同相输入端与所述第四电阻（R4）的另一端相连接，其输出端与所述第八电阻（R8）的另一端、第七电阻（R7）的一端相连接；所述第四运算放大器（IC4）的反相输入端与所述第一光耦（OC1）的第1脚、第十电阻（R10）的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与所述第十电阻（R10）的另一端、第十一电阻（R11）的一端相连接，所述第一光耦（OC1）的第2脚与所述参考电压（VR）相连接，所述第一光耦（OC1）的第3脚经所述第九电阻（R9）与电源正极相连接，所述第一光耦（OC1）的第。
5、4脚与所述第二光耦（OC2）的第3脚相连接；所述第五运算放大器（IC5）的反相输入端与所述第七电阻（R7）的另一端、第十一电阻（R11）的另一端、第三电容（C3）的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与所述第三电容（C3）的另一端、第十二电阻（R12）的一端相连接；所述三极管（Q1）的基极与所述第十二电阻（R12）的另一端相连接，其集电极经第十三电阻（R13）与所述电源负极相连接，其发射极与所述第二光耦（OC2）的第4脚相连接。2如权利要求1所述的传感器动态响应自适应补偿的实现电路，其特征在于所述第一光耦（OC1）包括第一光耦电阻（RP1）、第二光耦（OC2）包括第二光耦电阻（RP2）,所述。
6、第一光耦电阻（RP1）与所述第二光耦电阻（RP2）大小相等。权利要求书CN104111081A1/5页3一种传感器动态响应自适应补偿的实现电路技术领域0001本发明涉及传感器动态响应技术领域，尤其涉及一种传感器动态响应自适应补偿的实现电路。背景技术0002传感器动态响应特性会直接影响到后端测试系统的测试性能，尤其是具备振荡特性的动态响应特性会影响测试精度和测试速度。例如称重传感器输出响应除了受到传感器本身重量影响外，还受到被测物体重量的影响。称重传感器由应变计和弹性体组成，由于弹性体的阻尼比过小，传感器到达稳态的时间较长，动态特性较差，难以满足快速测量的要求。提高传感器动态响应的快速性，可从两。
7、方面入手一是改变其结构、参数和设计，减少中间传递环节，从而提高快速性；二是设计动态补偿器，串接在传感器之后，以缩短整个测量系统到达稳态的时间（吴忠强称重传感器自适应补偿器的设计J电机与控制学报，2002，6（3）261264）。目前采用比较多的方法是设计动态补偿器，且采用软件方法实现较多，如基于遗传算法优化的函数联接型神经网络FLANN的称重传感器动态补偿方法。但是软件方法依然存在时间延迟以及噪声干扰，数据处理复杂等问题。发明内容0003本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种避免使用复杂的软件处理算法和高端的DSP处理芯片，响应速度快，成本低的传感器动态响应自适应补偿的实现电。
8、路。0004本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本发明提供的传感器动态响应自适应补偿的实现电路，其特征在于包括第一至第五运算放大器、三极管、第一至十三电阻、第一、第二光耦、第一、第二电容，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第三电阻的一端、第一电容的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与第一电容的另一端、第五电阻的一端、第二电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、第一电阻的一端、第二电阻的另一端、第二电容的一端相连接，以及所述第一电阻的另一端与输入信号电压相连接；所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二电容的另一端、第二光耦的第1脚相连接，其同相输入端接地。
9、，其输出端与所述第二光耦的第2脚、第六电阻的一端相连接；所述第三运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的另一端、第六电阻的另一端，第八电阻的一端相连接，其同相输入端与所述第四电阻的另一端相连接，其输出端与所述第八电阻的另一端、第七电阻的一端相连接；所述第四运算放大器的反相输入端与所述第一光耦的第1脚、第十电阻的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与所述第十电阻的另一端、第十一电阻的一端相连接，所述第一光耦的第2脚与所述参考电压相连接，所述第一光耦的第3脚经所述第九电阻与电源正极相连接，所述第一光耦的第4脚与所述第二光耦的第3脚相连接；所述第五运算放大器的反相输入端与所述第七电阻的另一端、第十一。
10、电阻的另一端、第三电容的一端相连接，其同相输入端接说明书CN104111081A2/5页4地，其输出端与所述第三电容的另一端、第十二电阻的一端相连接；所述三极管的基极与所述第十二电阻的另一端相连接，其集电极经第十三电阻与所述电源负极相连接，其发射机与所述第二光耦的第4脚相连接。0005进一步地，所述第一光耦包括第一光耦电阻、第二光耦包括第二光耦电阻,所述第一光耦电阻与所述第二光耦电阻大小相等。0006本发明的有益效果在于采用该动态补偿电路，能有效避免使用复杂的软件处理算法和高端的DSP处理芯片，数据处理复杂响应速度快，并且生产成本较低。附图说明0007为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的。
11、技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0008图1是本发明的传感器动态响应自适应补偿的实现电路的电路图；图2是本发明的传感器动态响应自适应补偿的被测物体质量时补偿前后动态特性响应曲线图；图3是本发明的传感器动态响应自适应补偿的被测物体质量时补偿前后动态特性响应曲线图。具体实施方式0009下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确。
12、的界定。0010参阅图1所示，本发明的传感器动态响应自适应补偿的实现电路，其特征在于包括第一至第五运算放大器（IC1IC5）、三极管Q1、第一至十三电阻（R1R13）、第一、第二光耦（OC1、OC2）、第一、第二电容（C1、C2），第一运算放大器IC1的反相输入端与第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与第一电容C1的另一端、第五电阻R5的一端、第二电阻R2的一端相连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的另一端、第二电容C2的一端相连接，以及第一电阻R1的另一端与输入信号电压VI相连接；第二运算放大器IC2的反相输入端。
13、与第二电容C2的另一端、第二光耦OC2的第1脚相连接，其同相输入端接地，其输出端与第二光耦OC2的第2脚、第六电阻R6的一端相连接；第三运算放大器IC3的反相输入端与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端，第八电阻R8的一端相连接，其同相输入端与第四电阻R4的另一端相连接，其输出端与第八电阻R8的另一端、第七电阻R7的一端相连接；第四运算放大器IC4的反相输入端与第一光耦OC1的第1脚、第十电阻R10的一端相连接，其同相输入端接地，其输出端与第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端相连接，第一光耦OC1的第2脚与参考电压VR相连接，第一光耦OC1的第3脚经第九电阻R9与电源正极相连接。
14、，第一光耦OC1的第4脚与第二光耦OC2的第3脚相连接；第五运算放大器IC5的反相输入端与第七电阻R7的另一端、第十一电阻R11的另一端、第三电容C3的一端相连接，其同相输说明书CN104111081A3/5页5入端接地，其输出端与第三电容C3的另一端、第十二电阻R12的一端相连接；三极管Q1的基极与第十二电阻R12的另一端相连接，其集电极经第十三电阻R13与电源负极相连接，其发射极与第二光耦OC2的第4脚相连接。优选的，第一光耦OC1包括第一光耦电阻RP1、第二光耦OC2包括第二光耦电阻（RP2）,第一光耦电阻RP1与第二光耦电阻RP2大小相等。0011下面针对传感器动态响应自适应补偿的实现。
15、电路的工作原理，来对本发明作进一步的介绍称重传感器模型为二阶系统模型，并可表示为（吴忠强称重传感器自适应补偿器的设计J电机与控制学报，2002，6（3）261264）（1）式中，M为被测物体质量，为传感器质量，阻尼系数，为弹簧系数，为相对位移，经拉普拉斯变换后可得（2）式中，为输出电压，阻尼系数，为固有频率。而补偿网络为（3）式中，为经过补偿后的系统阻尼系数，为经过补偿后的系统固有频率，通过补偿后，系统可获得一理想的动态响应曲线。通过式（2）和式（3）可以得到补偿后的系统动态响应特性可表示为（4）由式（4）可知控制系统动态响应特性主要在于控制补偿后的系统阻尼系数和补偿后的系统固有频率。0012。
16、参阅图1所示，由图可得补偿网络说明书CN104111081A4/5页6（5）（6）（7）（8）（9）对比式（3）、式（9）可以得到（10）（11）（12）（13）（14）由式（13）、式（14）可，补偿后系统阻尼系数、补偿后固有频率可由电路参数进行设置，进而控制系统动态响应特性。具体的，在已知传感器质量，阻尼系数，弹簧说明书CN104111081A5/5页7系数的情况下，由式（10）（14）可确定电路阻容参数，被测物体质量为可变量，以第二光耦电阻作为模型进行调节。在本发明中，因采用相同的光耦，可认为（即第一光耦电阻RP1与第二光耦电阻RP2大小相等），在达到平衡状态下，有（15）式中为参考电压，由式（15）可以说明，第二光耦电阻可以经过系统输出电压调节而进行调节。0013参阅图23的对比可以看出，采用本发明的技术方案后，传感器到达稳态的时间短，动态特性较好，且可以满足快速测量的要求。0014以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。说明书CN104111081A1/3页8图1说明书附图CN104111081A2/3页9图2说明书附图CN104111081A3/3页10图3说明书附图CN104111081A10。