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      2020年08月17日 19:46:06
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      稱重傳感器的簡述

      2015-04-13 14:56:56

        稱重傳感器在我們生活中已經使用的非常廣闊,但是人們對于稱重傳感器還是不怎么了解,對他的工作原理和簡單的構造還是不清楚,那么接下來就簡單的為大家介紹一下。

        稱重傳感器 – 工作原理

        負荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統稱,用單項參數評價它的計量特性。

        電阻應變式稱重傳感器主要由彈性元件、電阻應變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應變片貼在彈性元件上,彈性元件受力變形時,其上的應變片隨之變形,并導致電阻改變。測量電路測出應變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經處理后以數字形式顯示出被測物的質量。電阻應變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數百噸,計量準確度達1/1000~1/10000,結構較簡單,可靠性較好。大部分電子衡器都使用這種傳感器。電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理:彈性體彈性元件,敏感梁在外力作用下產生彈性變形,使粘貼在他表面的電阻應變片轉換元件也隨同產生變形,電阻應變片變形后,它的阻值將發生變化增大或減小,再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號電壓或電流,從而完成了將外力變換為電信號的過程。在測量過程中,重量加載到稱重傳感器的彈性體上會引起塑性變形。電阻應變式稱重傳感器的工作過程應變正向和負向通過安裝在彈性體上的應變片轉換為電子信號。最簡單的彎曲梁稱重傳感器只有一個應變片。通常,彈性體和應變片通過多種方式來結合,類似外殼密封部件等來保護應變片。

        稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素,實際的使用當中我們主要從下列幾個因素考慮。稱重傳感器的量程根據你的用途,稱重傳感器的量程選擇可依據秤的最大稱量值、選用傳感器的個數、秤體自重、可產生的最大偏載及動載因素綜合評價來決定。一般來講,傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷,其稱量的準確度就越高。但是在實際的使用當中,由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷,因此選用傳感器時,要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。其次稱重傳感器的準確度等級包括傳感器的非線性、蠕變、重復性、滯后、靈敏度等技術指標。在選用的時候不應該盲目追求高等級的傳感器,應該考慮電子衡的準確度等級和成本。一般情況下,選用傳感器的總精度為非線性、不重復性和滯后三項指標的之和的均方根值略高于秤的精度。稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間,保證安裝合適,稱重安全可靠;另一方面要考慮廠家的建議。對于傳感器制造廠家來講,它一般規定了傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構形式、彈性體的材質等。

        稱重傳感器基本知識

        1、什么是稱重傳感器?

        稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉換成電量信號的轉換裝置。

        2、稱重傳感器的測量原理是什么?

        稱重傳感器采用金屬電阻應變片組成測量橋路,利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細,電阻增加的原理,即金屬電阻隨所受應變而變化的效應而制成的(應變,就是尺寸的變化)。

        3、稱重傳感器的構造原理?

        金屬電阻具有阻礙電流流動的性質,即具有電阻(Ω),其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲,一般來講,越是細長,其電阻值就越大。當金屬電阻絲受外力作用而伸縮時,其電阻值就會在某一范圍內增減。因此,將金屬絲(或膜)緊貼在被測物體上,而且這種絲或膜又很細或很薄,粘貼又十分完善,那麼,當被測物體受外力而伸縮時,金屬電阻絲(膜)也會按比例伸縮,其阻值也會相應變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應變片粘貼在金屬稱重梁上進行測量重量信號的。

        4、稱重傳感器的外形構造與測重形式?

        稱重傳感器的外形構造隨被測對象的不同,其外形構造也會不同。

        A、比較常見的稱重傳感器的外形構造:

        圓柱形(杯柱形);S形;長方形等。

        B、測重形式:

        壓縮式;伸張式。

        圓柱形(杯柱形)一般均為壓縮式測重形式。

        S形,長方形均為壓縮式,伸張式兩用測重形式。

        C、內部金屬稱重梁形式:

        一般分為單孔或雙孔形式。

        D、鶴林公司使用的稱重傳感器的外形構造與測重形式:

        圓柱形——稱重倉(壓縮式),原料粉煤灰秤(壓縮式)。

        S形——皮帶秤(壓縮式),包裝機袋重秤(伸張式)。

        長方形——汽車衡(壓縮式),軌道衡(壓縮式),煤粉天平秤(伸張式),固體流量計(壓縮式)。

        5、稱重傳感器的電路組成?

        稱重傳感器進行測量時,我們需要知道的是應變片受應變時的電阻變化。通??偸遣捎脩兤M成橋式電路(惠斯登電橋),將應變片引起的電阻變化轉換成電壓變化來進行測量的。

        設:電橋的輸入激勵電壓為Ei, ①

        則電橋的輸出電壓△E0為:

        R1 R2

        △E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]

        輸入激勵電壓 ③ 輸出電壓

        令電橋的初始條件為

        R1=R2=R3=R4, ④

        則△E0=0。

        設電阻值R1的應變片受應變作用 R3 R4

        后的電阻變化為R+△R,則電橋的輸 ②

        出電壓△E0為:

        △E0=Ei[△R/(4R+2△R)]≌(△R/4R)Ei (R>>△R)

        由于△R=R×K0×ε,所以

        △E0=(Ei×K0×ε)/4

        例如,設K0=2,ε=1000×0.000001, Ei=1V

        則: △E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV

        式中 K0=系數(一般為2)

        ε=應變系數(一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當于10~40Kgf/mm2。)

        Ei=輸入的激勵電壓

        為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設計成4枚應變片都受力作用的形式(4個工作片)。

        此時 △E0=0.5mV×4=2 mV

        6、傳感器的輸出靈敏度的表示方法?

        電橋的輸出電壓通常用輸入激勵電壓為1V時的輸出電壓(mV/V)來表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。

        7、為什么傳感器內部要加補償電路?

        稱重傳感器在制造過程中,為了改善它的性能,特別是改善溫度特性,一般要在應變片電路中附加對零點和靈敏度的溫度補償。即除了應變片外,其中還增加了各種補償電阻。

        零點補償的目的是盡量減小電橋零點隨溫度的變化,因此,出應變片本身的溫度自補償外,又加入了電阻溫度系數和電橋中應變片的溫度系數不同的電阻元件(如銅電阻或鎳電阻等),以加強補償作用。

        靈敏度補償的目的是減小輸出電壓隨溫度的變化,即補償彈性體的彈性系數和應變片的靈敏度系數隨溫度的變化。因此,對電橋中串接了兩個與電橋溫度補償作用相同的電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡,額定輸出和輸入電阻等參數調整到規定的數值。

        8、稱重傳感器的參數指標(中英文對照)

        Model: STC-100Kg (型號規格)

        Cap: 100Kg (量程范圍)

        Date: 2005/01/14 (生產日期)

        S/N: X02274 (出廠編號)

        FSO: 2.9981 mV/V (靈敏度)

        Recommended Excitation: 10V AC/DC (推薦激勵電壓)

        Maximum Excitation: 15V AC/DC (最大激勵電壓)

        Output at Rated Load: 2.9981 mV/V (額定負荷輸出)

        Non Linearity: <0.020% (非線性)

        Hysteresis: <0.020% (滯后)

        Creep(30 minutes): 0.029% (30分鐘蠕動)

        Non Repeatability: <0.01% (非重復性)

        Zero Retum(30 minutes): 0.030% (30分鐘零點漂移)

        Temp. Effect/℃ on Span: <0.0015% (溫度變化1℃對量程的影響)

        Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% (溫度變化1℃對零點的影響)

        Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ (溫度補償范圍)

        Operating Temp.Range: -20 to 60℃ (工作溫度范圍)

        Zero Balance: ±1% (零點平衡)

        Input Resistance: 380±5Ω (輸入阻抗)

        Output Resistance: 350±3Ω (輸出阻抗)

        Insulation Resistance(50VDC): >5000MΩ (絕緣電阻)

        Deflecion at Rated Load: Nil (零) (額定負荷下的傾斜度)

        Safe Overload: 150% (允許超載)

        Ultimate Overload: 300% (最終超載)

        9、稱重傳感器引線功能的具體判斷方法

        由于不同生產廠家的傳感器引線的顏色不同,所以不能以具體顏色來判斷引線功能。

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