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      稱重傳感器原理、分類

      2012年08月11日 14:35:08人氣:2251來源:西安新敏電子科技有限公司

       

      簡介

        傳統(tǒng)概念上,負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統(tǒng)稱,用單項參數(shù)評價它的計量特性。舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和使用環(huán)境條件*不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮,對試驗和評價方法未給予區(qū)分。舊國標(biāo)共有21項指標(biāo),均在常溫下進(jìn)行試驗;并用非線性、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項指標(biāo)中的zui大誤差,來確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級,分別用0.02、0.03、0.05表示。
        

      稱重傳感器

       
        衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測物體上的重力按一
        

      稱重傳感器

      定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號??紤]到不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉(zhuǎn)換的影響,稱重傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計量系統(tǒng)中,通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器準(zhǔn)確度,并將綜合誤差帶與衡器誤差帶(圖1)起來,以便選用對應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱重傳感器。法制計量組織(OIML)規(guī)定,傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70%,稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內(nèi)由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶δ。這就允許制造廠對構(gòu)成計量總誤差的各個分量進(jìn)行調(diào)整,從而獲得期望的準(zhǔn)確度。
       

      分類

        稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類,以電阻應(yīng)變式使用zui廣。

      光電式傳感器

        包括光柵式和碼盤式兩種。
       
        光柵式傳感器利用光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號(圖2)。光柵有兩塊,一為固定光柵,另一為裝在表盤軸上的移動光柵。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn),帶動移動光柵轉(zhuǎn)動,使莫爾條紋也隨之移動。利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表,即可計算出移過的莫爾條紋數(shù)量,測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小,從而確定和讀出被測物質(zhì)量。
       
        碼盤式傳感器(圖3)的碼盤(符號板)是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃,上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時,碼盤也隨之轉(zhuǎn)過一定角度。光電池將透過碼盤接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號,然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理,zui后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數(shù)字。光電式傳感器曾主要用在機(jī)電結(jié)合秤上。

      液壓式傳感器

        如圖4所示,在受被測物重力P作用時,液壓油的壓力增大,增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值,即可確定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固,測量范圍大,但準(zhǔn)確度一般不超過1/100。

      電磁力式傳感器

        它利用承重臺上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作(圖5)。當(dāng)承重臺上放有被測物時,杠桿的一端向上傾斜;光電件檢測出傾斜度信號,經(jīng)放大后流入線圈,產(chǎn)生電磁力,使杠桿恢復(fù)至平衡狀態(tài)。對產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換,即可確定被測物質(zhì)量。電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高,可達(dá)1/2000~1/60000,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。

      電容式傳感器

        它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作(圖6 )。極板有兩塊,一塊固定不動,另一塊可移動。在承重臺加載被測物時,板簧撓曲,兩極板之間的距離發(fā)生變化,電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化即可求出承重臺上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少,造價低,準(zhǔn)確度為1/200~1/500。

      磁極變形式傳感器

        如圖7所示,鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時,內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化,使繞在鐵磁元件(磁極)兩側(cè)的次級線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力,進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高,一般為1/100,適用于大噸位稱量工作,稱量范圍為幾十至幾萬千克。

      振動式傳感器

        彈性元件受力后,其固有振動頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化,即可求出被測物作用在彈性元件上的力,進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動式傳感器有振弦式和音叉式兩種。
       
        振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。當(dāng)承重臺上加有被測物時,V形弦絲的交點被拉向下,且左弦的拉力增大,右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差,即可求出被測物的質(zhì)量。振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高,可達(dá)1/1000~1/10000,稱量范圍為100克至幾百千克,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工難度大,造價高。
       
        音叉式傳感器的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件,它以音叉的固有頻率振蕩,并可測出振蕩頻率。當(dāng)承重臺上加有被測物時,音叉拉伸方向受力而固有頻率增加,增加的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化,即可求出重物施加于音叉上的力,進(jìn)而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小,計量準(zhǔn)確度高達(dá)1/10000~1/200000,稱量范圍為500g~10kg。

      陀螺儀式傳感器

        如圖10所示,轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中,以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接,并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動。外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接,并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時保持水平狀態(tài)。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時,產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(進(jìn)動)。進(jìn)動角速度ω與外力P/2成正比,通過檢測頻率的方法測出ω,即可求出外力大小,進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。
       
        陀螺儀式傳感器響應(yīng)時間快(5秒),無滯后現(xiàn)象,溫度特性好(3ppm), 振動影響小, 頻率測量準(zhǔn)確精度高,故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量準(zhǔn)確度(1/30000~1/60000)。

      電阻應(yīng)變式稱重傳感器

        利用電阻應(yīng)變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作(圖11)。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上,彈性元件受力變形時,其上的應(yīng)變片隨之變形,并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)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(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。
       
        電阻應(yīng)變式傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸,計量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000~1/10000,結(jié)構(gòu)較簡單,可靠性較好。大部分電子衡器均使用此傳感器。
       
        電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理  
       
       
        電阻應(yīng)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(chǎn)生彈性變形,使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形,電阻應(yīng)變片變形后,它的阻值將發(fā)生變化(增大或減?。俳?jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)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。
       
        由此可見,電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中*的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。
        

      稱重傳感器

      一、電阻應(yīng)變片
       
        電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上,即成為一片應(yīng)變片。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。
       
        設(shè)有一個金屬電阻絲,其長度為L,橫截面是半徑為r的圓形,其面積記作S,其電阻率記作ρ,這種材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時,它的電阻值為R:
       
        R = ρL/S(Ω) (2—1) 
       
        當(dāng)他的兩端受F力作用時,將會伸長,也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長ΔL,其橫截面積則縮小,即它的截面圓半徑減少Δr。此外,還可用實驗證明,此金屬電阻絲在變形后,電阻率也會有所改變,記作Δρ。
       
        對式(2--1)求全微分,即求出電阻絲伸長后,他的電阻值改變了多少。我們有:
       
        ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 (2—2)
       
        用式(2--1)去除式(2--2)得到
       
        ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S (2—3)
       
        另外,我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2,則 Δs = 2πr*Δr,所以
       
        ΔS/S = 2Δr/r (2—4)
       
        從材料力學(xué)我們知道
       
        Δr/r = -μΔL/L (2—5)
       
        其中,負(fù)號表示伸長時,半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式(2—4)(2—5)代入(2--3),有
       
        ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L
       
        =(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L
       
        = K *ΔL/L (2--6)
       
        其中
       
        K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)
       
        式(2--6))說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率(電阻相對變化)和電阻絲伸長率(長度相對變化)之間的關(guān)系?!?div id="48cgci2" class="spctrl"> 
        需要說明的是:靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個常數(shù),它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān),不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間;其次K值是一個無因次量,即它沒有量綱。
       
        在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變,記作ε,用它來表示彈性往往顯得太大,很不方便
       
        常常把它的百萬分之一作為單位,記作με。這樣,式(2--6)常寫作:
       
        ΔR/R = Kε (2—8) 
       
        二、彈性體
       
        彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個,首先是它承受稱重傳感器所受的外力,對外力產(chǎn)生反作用力,達(dá)到相對靜平衡;其次,它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應(yīng)變場(區(qū)),使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。
       
        以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例,來介紹一下其中的應(yīng)力分布。
       
        設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁?!?div id="ywasgyo" class="spctrl"> 
        肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力,但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神,一為壓縮,若把應(yīng)變片貼在這里,則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加,而應(yīng)變片的下半部將受壓縮,阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應(yīng)變表達(dá)式,而不再推導(dǎo)。
       
        ε = (3Q(1+μ)/2Eb)*(B(H2-h2)+bh2)/ (B(H3-h3)+bh3) (2--9)
       
        其中:Q--截面上的剪力;E--揚(yáng)氏模量:μ—泊松系數(shù);B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。
       
        需要說明的是,上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部”情況,而應(yīng)變片實際感受的是“平均”狀態(tài)。
       
        三、檢測電路
       
        檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥R驗榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側(cè)向力干擾,可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等,所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。
       
        因為全橋式等臂電橋的靈敏度zui高,各臂參數(shù)一致,各種干擾的影響容易相互抵銷,所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。
       
        電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程 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(yīng)變式稱重傳感器的工作過程

       
        應(yīng)變 (正向和負(fù)向) 通過安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號。zui簡單的彎曲梁稱重傳感器只有一個應(yīng)變片。通常,彈性體和應(yīng)變片通過多種方式來結(jié)合,例如,外殼,密封部件等來保護(hù)應(yīng)變片。
       

      稱重傳感器的選擇:

      TR系列

        TR 系列(GEFRAN)稱重傳感器用于測量在機(jī)械引導(dǎo)滾筒上的上經(jīng)常用來纏繞用的張力塑料膜或膠帶的張力。它可以安裝在機(jī)械底盤上的固定和傳送軸上,它對末端軸所起到的作用是一個壓力敏感元件和負(fù)載的功能。它可以用于固定和旋轉(zhuǎn)兩種軸上。TR 系列傳感器可與固定的,4 M6 螺紋或中心螺紋是與M10或M12 的適配法蘭一起供貨。
       
        主要特征:
       
        ?? 測量范圍為從 100N 到 2KN
       
        ?? 精度等級:0.5%
       
        ?? 抗腐蝕
       
        ?? 內(nèi)部形成的校準(zhǔn)信號
       
        ?? zui小靈敏度軸線方向是從固定孔開始的35 度。
       
        ?? 保護(hù)等級:IP65(DIN40050)
       
        ?? 形成過載保護(hù)

      TC系列

        TC 系列負(fù)載單元是張力測量傳感器,它常用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量,壓縮形式,具有較好的精度。它的機(jī)械部分是由一整塊的金屬部分組成,所以這個基本的測量元件和它的外殼部分沒有焊接過程,從而使尺寸更小,并且加強(qiáng)了保護(hù)等級,這種點部測量的結(jié)構(gòu),具有8 個張力測量,減少因負(fù)載的不完善的應(yīng)用帶來的誤差。并聯(lián)的稱重元件的典型應(yīng)用是:貯藏箱、加料斗、大的稱重平臺。不銹鋼結(jié)構(gòu)適合于石油化學(xué)和化學(xué)工業(yè)中攻擊性環(huán)境的應(yīng)用。
       
        主要特征:
       
        ?? 測量范圍為從 100 到 20.000Kg
       
        

      稱重傳感器

        ?? 精度等級:0.2%
       
        ?? 全部不銹鋼結(jié)構(gòu)
       
        ?? 抗腐蝕
       
        ?? 內(nèi)部形成的校準(zhǔn)信號
       
        ?? 保護(hù)等級:IP67(DIN40050)

      TU系列

        TU 系列負(fù)載單元是張力測量傳感器,它常用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量,壓縮形式,具有較好的精度。所有變送器的每個負(fù)載單元質(zhì)塊(Kg)經(jīng)過校準(zhǔn)。TU 系列準(zhǔn)負(fù)載從50Kg 到1 噸的均可供貨。這種型號具有IP67 的保護(hù)等級,所以它可以用來使用到一些具有危險的化學(xué)工業(yè)中,它的機(jī)械部分是由一整塊的金屬部分組成,所以沒有焊接過程。這意味著它可以高度防止機(jī)械沖擊和振動。這種致密的尺寸意味著這些單元可以使它放置在難于進(jìn)入和空間較小的位置。
       
        主要特征:
       
        ?? 測量范圍為從 50 到 1000Kg
       
        ?? 精度等級:0.2%
       
        ?? 全部不銹鋼結(jié)構(gòu)
       
        ?? 抗腐蝕
       
        ?? 保護(hù)等級:IP67(DIN40050)
       
        ?? 壓縮尺寸
       

      稱重傳感器的儀表應(yīng)用

        稱重儀表也叫稱重顯示控制儀表,是將稱重傳感器信號(或再通過重量變送器)轉(zhuǎn)換為重量數(shù)字顯示,并可對重量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、統(tǒng)計、打印的電子設(shè)備,常用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動化配料,稱重,以提高生產(chǎn)效率。
       
        在工企業(yè)中應(yīng)用的稱重儀表性能指標(biāo)通常用度(又稱精度)、變差、敏銳度來形貌。儀表工校驗儀表通常也是調(diào)校度,變差和敏銳度三項。
       
        1.變差是指稱重儀表被測變量(可明白為輸入信號)多次從差異偏向到達(dá)同一數(shù)值時,儀表指示值之間的zui大差值,大概說是儀表在外界條件穩(wěn)固的環(huán)境下,被測參數(shù)由小到大變革(正向特性)和被測參數(shù)由大到小變革(反向特性)不劃一的程度,兩者之差即為儀表變差。可靠性 稱重控制儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所尋求的另一緊張性能指標(biāo)??煽啃院蛢x表維護(hù)量是相反相成的,儀表可靠性高闡明儀表維護(hù)量小,反之儀表可靠性差,儀表維護(hù)量就大。對付化工企業(yè)檢測與進(jìn)程控制儀表,大部門安置在工藝管道、種種塔、釜、罐、器上.
       
        2.稱重儀表在稱重傳感器中的穩(wěn)固性 在劃定事情條件內(nèi),稱重儀表某些性能隨時間連結(jié)穩(wěn)固的本領(lǐng)稱為穩(wěn)固性(度)。儀表穩(wěn)固性是化工企業(yè)儀表工非常體貼的一天性能指標(biāo)。由于化工企業(yè)利用儀表的環(huán)境相比擬力惡劣,被測量的介質(zhì)溫度、壓力變革也相比擬力大,在這種環(huán)境中投入儀表利用,儀表的某些部件隨時間連結(jié)穩(wěn)固的本領(lǐng)會低沉,儀表的穩(wěn)固性會降落。徇或表征儀表穩(wěn)固性現(xiàn)在尚未有定量值,化工企業(yè)通常用儀表零漂移來衡量儀表的穩(wěn)固性。稱重儀表穩(wěn)固性的優(yōu)劣直接干系到儀表的利用范疇,偶然直接影響化工生產(chǎn),穩(wěn)固性不好造成的影響每每雙儀表精度降落對化工生產(chǎn)的影響還要大。穩(wěn)固性不好儀表維護(hù)量也大,是儀表工zui不盼望出現(xiàn)的事情。
       
        3.稱重儀表的 敏銳度偶然也稱"放大比",也是儀表靜特性貼切線上各點的斜率。增長放大倍數(shù)可以提高儀表敏銳度,單純加大敏銳度并不變化儀表的基天性能,即稱重儀表精度并沒有提高,相反偶然會出現(xiàn)振蕩征象,造成輸出不穩(wěn)固。儀表敏銳度應(yīng)連結(jié)恰當(dāng)?shù)牧俊?div id="saucaai" class="spctrl"> 
        對于大部分客戶來講,儀表精度雖然是一個緊張指標(biāo),但在實際利用中,每每更強(qiáng)調(diào)儀表的穩(wěn)固性和可靠性,因為化工企業(yè)檢測與進(jìn)程控制儀表用于計量的為數(shù)不多,而大量的是用于檢測。別的,利用在進(jìn)程控制體系中的檢測儀表其穩(wěn)固性、可靠性比精度更為緊張。
       
        隨著儀表更新?lián)Q代,特別是微電子技能引入稱重儀表制造行業(yè),使儀表可告性大大提高。儀表生產(chǎn)廠商對這天性能指標(biāo)也越來越珍視,通常用平均無妨礙時間MTBF來形貌儀表的可靠性。一臺全智能稱重變送器的MTBF比一樣平常非智能儀表如電動Ⅲ變送器要高10倍左右。稱重儀表在使用前要與稱重傳感器配套進(jìn)行數(shù)字標(biāo)定。標(biāo)定實際上就是用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對衡器進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)定后的儀表內(nèi)部保存有相對于這一組傳感器的標(biāo)定系數(shù)。有了這個系數(shù)后,儀表才可以把稱重傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓繑?shù)字顯示。
       
        

      TJH-2A平行梁傳感器

       

      傳感器市場前景預(yù)測

        咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示,2008年傳感器市場容量為506億美元,預(yù)計2010年傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示,東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長zui快的地區(qū),而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布zui大的地區(qū)。就世界范圍而言,傳感器市場上增長zui快的依舊是汽車市場,占第二位的是過程控制市場,看好通訊市場前景。
       
        一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模zui大,分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中,無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。
       
        目前,的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出,傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場,比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴(kuò)大。
       

      稱重傳感器的選擇

        稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素,實際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個因素考慮。另外,稱重傳感器的靈敏度、zui大分度數(shù)、zui小檢定分度值等也是傳感器選用中必須考慮的指標(biāo)。

      傳感器的數(shù)量和量程

        傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(shù)(支撐點數(shù)應(yīng)根據(jù)秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定。一般來說秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器。
       
        傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的zui大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的zui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(zhǔn)確度就越高。但是在實際的使用當(dāng)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。下面給出一個經(jīng)過大量實驗驗證的經(jīng)驗公式
       
        公式如下:
       
        C=K0×K1×K2×K3(Wmax+W)/N
       
        式中 C一單個傳感器的額定量程
       
        W一秤體自重
       
        Wmax一被稱物體凈重的zui大值
       
        N一秤體所采用支撐點的數(shù)量
       
        K0一保險系數(shù),一般取1.2~1.3之間
       
        K1一沖擊系數(shù)
       
        K2一秤體的重心偏移系數(shù)
       
        K3一風(fēng)壓系數(shù)

      準(zhǔn)確度等級選擇

        稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時候不應(yīng)該盲目追求高等級的傳感器,應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)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(fù)性和滯后三項指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。

      應(yīng)用范圍及用途

        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(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等。譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計價秤、平臺秤、案秤等;鋼式懸臂梁傳感器適用于電子皮帶秤、分選秤等;鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡等;柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。稱重傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安全過載報警、材料試驗機(jī)等領(lǐng)域。如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。

      使用環(huán)境

        稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信號輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境,這點對于正確選用傳感器至關(guān)重要,它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命,乃至整個衡器的可靠性和安全性。一般情況下,高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料融化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題;粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響;在腐蝕性較高的環(huán)境下會造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象;電磁場對傳感器輸出會產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對應(yīng)的稱重傳感器才能滿足必要的稱重要求。
       

      稱重傳感器的新技術(shù)

        人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺器官,而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了,為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器,因此可以說,傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官。
       
        新技術(shù)革命的到來,世界開始進(jìn)入信息時代。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種稱重傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或*狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到的質(zhì)量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
       
        在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到 cm的粒子世界,縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng),此外,還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場、超弱磁碭等等。
       
        顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應(yīng)的稱重傳感器是不可能的,許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn),往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破,一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的。
       
        稱重傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域,可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。
       
       
       

      關(guān)鍵詞:稱重傳感器電容式傳感器應(yīng)變式稱重傳感器電阻應(yīng)變片電阻率

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