【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能传感器，更具体的说是一种旁压式传感器受力分析系统及其分析方法。
技术介绍
1、旁压式传感器是一种常用于测量压力的传感器类型，其原理是利用被测介质对传感器的压力作用，通过内部的敏感元件(如应变片、压力传感器芯片等)来转换压力信号为电信号输出。系统的受力分析通常涉及以下几个关键方面。
2、旁压式传感器，又称旁压式张力传感器，专门用于测量钢丝绳和柔性绳索的的张力,是一种可靠性高，互换性好，使用方便，称重测力类型的传感器。旁压式传感器主要用于电动葫芦、钢丝绳直吊等起重设备上，适用于起重、水利、煤矿等行业的超载控制和过程显示。
3、旁压式传感器为双孔剪切梁结构，一般由主体、钢丝绳支撑座、压块、压紧螺栓等构成，压块通过两个压紧螺栓固定在主体上，钢丝绳支撑座连接在主体的两端，将钢丝绳嵌入传感器两侧槽内，钢丝绳通过u形螺栓(或压块+螺栓)固定在传感器上，当钢丝绳受拉力时，通过张力传感器传递给壳体内部的线路板，完成对钢丝绳张力的采集。
4、而现有的旁压式传感器在采集数据信息时，会因为磨损以及自身机械因素影响传感器输出的精准度。并且现有的传感器其采样率较为一致，不能实时变更，在有较大误差情况下不能增大采样频率来提高数据优化补偿的精准度。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种旁压式传感器受力分析系统及其分析方法，解决了上述
技术介绍
中的问题。
2、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，更具体的说是一种旁压式传感器
3、所述应变分析模块，用于根据弹性体的应变量来推导出受力情况，其弹性体的变化与受力成正比，并通过应变片的电阻变化来计算受力大小；
4、所述受力分析模块，根据中轮的受力以及钢丝绳对导向轮的受力状况进行分析；
5、所述频率响应模块，用于根据不同的采样频率来对弹性体的受力变化数据进行采集，在传感器受外部环境、自身损耗影响较大的状态下增大采样频率，影响较小则降低采样频率；
6、所述数据补偿模块，根据已知的传感器特性和实测数据，进行数据校正和补偿，以消除传感器输出中的偏差或非线性；
7、所述数据处理模块，用于将传感器输出的电信号经过放大、滤波处理，以便于后续的数据采集和分析，并通过标准测试对传感器进行校准，确保其输出的压力值准确可靠；
8、所述数据记录模块，用于对传感器配置变更的数据日志进行记录；
9、所述动态测试模块，用于将频率响应模块依不同频率采集的数据按照时间顺序线性输出至数据补偿模块；
10、所述采样率调整模块，用于调整对弹性体应变片的采样频率，从而调整捕捉、记录信号变化的速度和精度。
11、更进一步的，所述数据补偿模块具体包括材料特性定义模块、温度补偿模块以及机械补偿模块；
12、所述材料特性定义模块，用于确定温度变化会影响传感器的材料特性，包括弹性应变片的热膨胀系数和强度；
13、所述温度补偿模块，用于抵消温度变化对传感器性能、拉绳长度变化的影响，包括使用温度传感器来监测环境温度，并根据温度变化来调整传感器的输出信号，确保其在不同温度下的测量精度；
14、所述机械补偿模块，用于补偿重复的机械运动所造成导向轮、中轮直径的磨损。
15、更进一步的，所述弹性体材料自身导电系数、钢丝绳的长度在受到不同变化温度均发生改变，同时不同弹性体受不同材料、不同形状影响也改变其受力特性，有：
16、
17、其中，w表示弹性体因受到自身形状、温度而影响弹性应变材料的电阻指数，v表示弹性体的体积大小，s表示弹性体的面积大小，t表示所受到影响的环境温度大小；并且有：
18、k＝r0·[1+α(t-t0)]
19、其中，k表示弹性体在温度影响下其导电系数，t0表示温度的标准取值，r0表示在t0温度下该弹性体的电阻值，α表示温度对弹性体电阻的影响系数；并且有：
20、
21、式中，c表示弹性材料受到环境、机械因素综合影响的指数；
22、当1.6＜c时，此时传感器检测数据受到环境、机械因素综合影响较大，其频率响应模块需要增加数据信号的采集频率。
23、更进一步的，所述数据处理模块具体包括信号滤波模块和数据校正模块；
24、所述信号滤波模块，用于去除高频噪声，保留低频信号，并且进行实时数据处理，平衡响应速度和信号平滑度；
25、所述数据校正模块，用于根据实际工作环境对弹性体的影响，以及导向轮、中轮的磨损程度来进行数据校正。
26、更进一步的，所述受力分析模块对中轮进行受力分析时，其钢丝绳张力为t，在中轮上的夹角为θ，中轮受力为f，并且有：
27、
28、其中，f随着角度θ的角度减小而增大。
29、更进一步的，所述受力分析模块对导向轮受到钢丝绳的受力分析，其钢丝绳向下的正压力是合力在滑轮中心o的纵向分量，并且钢丝绳对滑轮从a点(或b点)到p点的正压力均为0到t。
30、当张力t不变状态下，包角θ越大钢丝绳对滑轮的作用力越大；当包角θ为180°时其合力为2t。
31、钢丝绳张力t对滑轮的正压力只是改变力的方向，而力的大小并未改变；
32、其中，以中轮为支点计算导向轮承受的正压力，有：
33、
34、式中，f垂直表示导向轮承受钢丝绳正压力的大小。
35、更进一步的，所述采样率调整模块具体包括参数校准模块和参数追踪模块；
36、所述参数校准模块，用于使用比重法和电气校准来确保校准过程的准确性和可重复性；
37、所述参数追踪模块，用于记录和追踪每次校准的结果和历史数据，以便分析传感器性能的长期趋势和变化，及时发现并处理潜在问题。
38、一种旁压式传感器受力分析系统的分析方法，包括以下步骤：
39、s1、应变分析模块将弹性体变化量转换呈电信号变化量传输给受力分析模块；
40、s2、受力分析模块根据受力状况，并结合数据补偿模块的优化补偿数据，来对旁压式传感器受力大小进行输出并由频率响应模块负责采集；
41、s3、频率响应模块也会接收数据补偿模块的参数信息，在弹性体及钢丝绳受到外部影响较大时，其频率响应模块会增大信号采集的频率；
42、s4、所采集传感器的数据经过数据处理模块的过滤和校正后进行输出存储，其过滤校正后的数据也会反馈至数据补偿模块；
43、s5、频率响应模块也将所采集的数据通过动态测试模块后传递至数据补偿模块；
44、s6、数据补偿模块则根据材料、实时的温度变化以及实时的机械特性变化进行实时优化补偿。
45、本专利技术一种旁压式传感器受力分析系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旁压式传感器受力分析系统，其特征在于，包括应变分析模块、受力分析模块、频率响应模块、数据补偿模块、数据处理模块、动态测试模块、数据记录模块以及采样率调整模块；
2.根据权利要求1所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述数据补偿模块具体包括材料特性定义模块、温度补偿模块以及机械补偿模块；
3.根据权利要求2所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述弹性体材料自身导电系数、钢丝绳的长度在受到不同变化温度均发生改变，同时不同弹性体受不同材料、不同形状影响也改变其受力特性，有：
4.根据权利要求3所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述数据处理模块具体包括信号滤波模块和数据校正模块；
5.根据权利要求1所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述受力分析模块对中轮进行受力分析时，其钢丝绳张力为T，在中轮上的夹角为θ，中轮受力为F，并且有：
6.根据权利要求1所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述受力分析模块对导向轮受到钢丝绳的受力分析，其钢丝绳向下的正压力是合力在滑轮中心O的纵向分量，
7.根据权利要求1所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述采样率调整模块具体包括参数校准模块和参数追踪模块；
8.用于根据权利要求1-7任一项所述的一种旁压式传感器受力分析系统的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种旁压式传感器受力分析系统，其特征在于，包括应变分析模块、受力分析模块、频率响应模块、数据补偿模块、数据处理模块、动态测试模块、数据记录模块以及采样率调整模块；
2.根据权利要求1所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述数据补偿模块具体包括材料特性定义模块、温度补偿模块以及机械补偿模块；
3.根据权利要求2所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述弹性体材料自身导电系数、钢丝绳的长度在受到不同变化温度均发生改变，同时不同弹性体受不同材料、不同形状影响也改变其受力特性，有：
4.根据权利要求3所述的旁压式传感器受力分析系统，其特征在于：所述数据处理模块具体包括信号滤波模块和数据校正模块；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇，王骁，
申请(专利权)人：江苏安全技术职业学院，
类型：发明
国别省市：
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