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稱重傳感器的基本原理應用

更新時間:2017-01-20      點擊次數(shù):2699

                                      稱重傳感器的基本原理應用

1、電阻應變式稱重傳感器原理

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(fā)生變化(增大或減?。?,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。

由此可見,電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中*的幾個主要部分。彈性體是一個有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個,首先是它承受稱重傳感器所受的外力,對外力產生反作用力,達到相對靜平衡;其次,它要產生一個高的應變場(區(qū)),使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。

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力分布。

設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。

肓孔底部中心是承受純剪應力,但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神,一為壓縮,若把應變片貼在這里,則應變片上半部將受拉伸而阻值增加,而應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變表達式,而不再推導。

三、檢測電路

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變?yōu)殡妷狠敵?。因為惠斯登電橋具有很多?yōu)點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側向力干擾,可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等,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。

2、如何選用稱重傳感器

a.稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟,它的在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩(wěn)定性。在設計電子衡器時,經常要遇到如何選用傳感器的問題。

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境,這點對正確選用傳感器至關重要,它關系到傳感器能否正常工作以及它的和使用壽命,乃至整個衡器的可靠性和性。

傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的zui大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產生的zui大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說,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。但在實際使用時,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,因此選用傳感器量程時,要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的和壽命。

根據(jù)經驗,一般應使傳感器工作在其30%~70%量程內,但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時,一般要擴大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內,使傳感器的稱量儲備量增大,以保證傳感器的使用和壽命。傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間,保證安裝合適,稱量可靠;另一方面,要考慮廠家的建議。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質等特點規(guī)定傳感器的適用范圍,譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等;鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等;鋼質橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等;柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。

所以,采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求,能夠與所選儀表匹配。滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成,在對傳感器準確度選擇的時候,應使傳感器的準確度略高于理論計算值,因為理論往往受到客觀條件的限制,如秤體的強度差一點,儀表的不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求,因此要從各方面提高要求,又要考慮經濟效益,確保達到目的。

3、稱重傳感器的分類

a.按受力方式分

壓式

拉式

拉壓式

梁式

b.按彈性體材料分

不銹鋼:主要應用在食品、化工、醫(yī)藥等有腐蝕性環(huán)境的場所;

合金鋼:腐蝕性環(huán)境場所;

鋁合金:一般使用在量程小、價格低的市場。

c.按輸出數(shù)據(jù)類別分

模擬傳感器:輸出為模擬量信號,如電壓、電流等;

數(shù)字傳感器:直接輸出為我們所希望得到的數(shù)字信號,如公斤、噸等。

d.按適用溫度分

常溫:使用在常規(guī)場所,對溫度沒有特殊要求;

高溫:使用在冶金、核電等溫度較高(一般在100℃以上)的環(huán)境;

低溫:使有在溫度低于-30℃場所,如冷凍試驗。

e.按精度

可查閱GB/T7551-1997《稱重傳感器》

f.按外型結構分

柱式

S型

輪輻式

梁式

單點式等

4、稱重傳感器的基本應用

稱重傳感器主要應用在各種電子衡器、工業(yè)控制領域、在線控制、過載報警、材料試驗機等領域。

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

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