

稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境,這點對正確選用稱重傳感器至關(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。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評價方法上,新舊國標(biāo)有質(zhì)的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。
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,使粘貼在它表面的電阻應(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。
稱重傳感器按變換辦法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變方式、振蕩式、陀螺典禮、電阻應(yīng)變式等8類,以電阻應(yīng)變式運用最廣。
一、光電式
1、包含光柵式和碼盤式兩種。
光柵式傳感器使用光柵構(gòu)成的莫爾條紋把角位移變換成光電信號。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經(jīng) 過傳力杠桿體系使表盤軸旋轉(zhuǎn),股動移動光柵滾動,使莫爾條紋也隨之移動。使用光電管、變換電路和顯現(xiàn)外表,即可核算出移過的莫爾條紋數(shù)量,測出光柵滾動角 的巨細,然后斷定和讀出被測物質(zhì)量。
碼盤式傳感器的碼盤(符號板)是一塊裝在表盤軸上的通明玻璃,上面帶有按必定編碼辦法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺上的被測物經(jīng)過傳力杠桿使 表盤軸旋轉(zhuǎn)時,碼盤也隨之轉(zhuǎn)過必定視點。光電池將透過碼盤承受光信號并變換成電信號,然后由電路進行數(shù)字處理,最終在顯現(xiàn)器上顯現(xiàn)出代表被測質(zhì)量的數(shù)字。 光電式傳感器曾首要用在機電聯(lián)系秤上。
二、液壓式
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,即可斷定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器構(gòu)造簡略而結(jié)實,丈量規(guī)模大,但精確度通常不超越1/100。
三、電容式
它使用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間隔d 的正份額關(guān)系作業(yè)(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,兩極板之間的間隔發(fā)作改動,電路的振蕩頻率也隨之改動。測出頻率的改動即 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,精確度為1/200~1/500。
電阻、電感和電容是電子技能中的三大類無源元件,電容式傳感器是將被丈量的改動變換成電容量改動的傳感器,它實質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。
電容式傳感器具有下列長處:
(1)高阻抗,小功率,僅需很低的輸入能量。
(2)可獲得較大的改動量,然后具有較高的信噪比和體系安穩(wěn)性。
(3)動態(tài)呼應(yīng)快,作業(yè)頻率可達幾兆赫,稠b觸摸丈量,被測物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可。
(4)構(gòu)造簡略.習(xí)慣性強,可在高低溫、強輻射等惡劣的環(huán)境下作業(yè),使用較廣。
跟著電子技能及核算機技能的開展,電容式傳感器所存在的易受攪擾和易受散布電容影響等缺陷不斷得以戰(zhàn)勝,并且還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器: 因此它在非電量丈量和自動檢查中得到廣泛使用,可丈量壓力、位移、轉(zhuǎn)速、加度、A度、厚度、液位、濕度、振蕩、成分含量等參數(shù)。電容式傳感器有著很好的 開展前景。
缺陷一:輸出阻抗高,負載能力差
缺陷二:輸出特性非線性
缺陷三:寄生電容影響大
四、電磁力式
它使用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理作業(yè)。當(dāng)承重臺上放有被測物時,杠桿的一端向上歪斜;光電件檢查出歪斜度信號,經(jīng)擴大后流入線圈,發(fā)作 電磁力,使杠桿康復(fù)至平衡狀況。對發(fā)作電磁平衡力的電流進行數(shù)字變換,即可斷定被測物質(zhì)量。電磁力式傳感器精確度高,可達1/2000~1/60000, 但稱量規(guī)模僅在幾十毫克至10千克之間。
五、磁極變方式
鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)作機械變形時,內(nèi)部發(fā)作應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率改動,使繞在鐵磁元件(磁極)兩邊的次級線圈的感應(yīng)電壓也隨之改動。丈 量出電壓的改動量即可求出加到磁極上的力,進而斷定被測物的質(zhì)量。磁極變方式傳感器的精確度不高,通常為1/100,適用于大噸位稱量作業(yè),稱量規(guī)模為幾 十至幾萬千克。
六、振蕩式
彈性元件受力后,其固有振蕩頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的改動,即可求出被測物作用在彈性元件上的力,進而求出其質(zhì)量。振蕩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)作不一樣的改 動。求出兩根弦的頻率之差,即可求出被測物的質(zhì)量。振弦式傳感器的精確度較高,可達1/1000~1/10000,稱量規(guī)模為100克至幾百千克,但構(gòu)造 雜亂,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 率添加,添加的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的改動,即可求出重物施加于音叉上的力,進而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小,計量精確度高 達1/10000~1/200000;
七、陀螺典禮
轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)構(gòu)造中,以角速度ω繞X軸安穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。內(nèi)構(gòu)造經(jīng)軸承與外構(gòu)造聯(lián)接,并可繞水平軸 Y 歪斜滾動。外構(gòu)造經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機座聯(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況。轉(zhuǎn)子軸的一端在遭到外力(P/2)作用時,發(fā)作歪斜而繞垂直軸Z 滾動(進動)。進動角速度ω與外力P/2成正比,經(jīng)過檢查頻率的辦法測出ω,即可求出外力巨細,進而求出發(fā)作此外力的被測物的質(zhì)量。
陀螺典禮傳感器呼應(yīng)時刻快(5秒),無滯后景象,溫度特性好(3ppm), 振蕩影響小, 頻率丈量精確精度高,故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量精確度(1/30000~1/60000)。
八、電阻應(yīng)變式
使用電阻應(yīng)變片變形時其電阻也隨之改動的原理作業(yè)(圖11)。首要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、丈量電路和傳輸電纜4有些構(gòu)成。
九、板環(huán)式
板環(huán)式稱重傳感器的構(gòu)造具有清晰的應(yīng)力流線散布、輸出靈敏度高、彈性體為一全體、構(gòu)造簡略、受力狀況安穩(wěn)、易于加工等長處?,F(xiàn)在在傳感器生產(chǎn)中還占著較大 的份額,而對這種構(gòu)造傳感器的規(guī)劃公式現(xiàn)在還不很完善。因這種彈性體的應(yīng)變核算比較雜亂,通常在規(guī)劃時把它看作為圓環(huán)式彈性體進行預(yù)算。特別是對1t及以 下量程的板環(huán)式傳感器規(guī)劃核算差錯更大,同時通常還會呈現(xiàn)較大的非線性差錯。
板環(huán)式稱重傳感器用處與特色:構(gòu)造緊湊、防護性能好。精度高、長時間安穩(wěn)性好。適用于吊鉤秤、機電聯(lián)系秤及其它力值的測
十、數(shù)字式
1.界說
數(shù)字稱重傳感器是一種能將重力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧?電變換設(shè)備,它首要是指集電阻應(yīng)變式稱重傳感器、電子擴大器(英文簡稱AMC)、模數(shù)變換技能(英文簡稱ADC)、微處理器(簡稱MCU)于一體的新型傳感器。
2.特色和使用
數(shù)字稱重傳感器和數(shù)字計量外表技能的開展已逐步變成稱重技能領(lǐng)域的新寵,其以調(diào)試簡潔高效、習(xí)慣現(xiàn)場能力強等優(yōu)勢正在該領(lǐng)域鋒芒畢露。
3.S型界說
S型稱重傳感器
S型稱重傳感器
S型稱重傳感器如圖所示是傳感器中最為常見的一種傳感器,首要用于測固體間的拉力和壓力,通用也大家也稱之為拉壓力傳感器,由于它的外形像S形狀,所以習(xí)
慣上也稱S型稱重傳感器,此傳感器選用合金鋼原料,膠密封防護處理,安裝容易,運用方便,適用于吊秤,配料秤,機改秤等電子測力稱重體系。
在高速公路的入口處建造載重檢測支路,當(dāng)載重卡車駛過動態(tài)稱重橋時,稱重傳感器和電子稱即自行檢查判斷,同時給出信號控制交通信號燈。這樣我們就能很好的 知道車輛有沒有超重,從而考慮要不要此車輛通行。這種應(yīng)用在高速路上的稱重傳感器要求量程大,精度要求不是特別高,但是長期穩(wěn)定性必須好,隨著傳感器和其 它電子設(shè)備的發(fā)展,將會越來越智能化,從而實現(xiàn)無人控制就能阻止超重車輛通過,還能能車輛按重量收費。
缺點一:輸出阻抗高,負載能力差
電容式稱重傳感器的容量受其電極的幾何尺寸等限制不易做得很大,一般為幾 十到幾百微法,甚至只有幾個微法。因此,電容式稱重傳感器的輸出阻抗高,因而負載能力差,易受外界干擾影響產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象,嚴(yán)重時甚至無法工作。必須采取 妥善的屏蔽措施,從而給設(shè)計和使用帶來不便。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值極高,否則絕緣部分將作為旁路電阻而影響儀器的性能,為此還要特別注意周 圍的環(huán)境如溫度、清潔度等。若采用高頻供電,可降低電容式稱重傳感器的輸出抗阻,但高頻放大、傳感器遠比低頻的復(fù)雜,且寄生電容影響大,不易保證工作的穩(wěn) 定性。
缺點二:輸出特性非線性
電容式稱重傳感器的輸出特性是非線性的,雖采用差分型來改善,但不可能完全消除。其他類型的電容傳感器只有忽略了電場的邊緣效應(yīng)時,輸出特性才呈線性。否則邊緣效應(yīng)所產(chǎn)生的附加電容量將于傳感器電容器直接疊加,使輸出特性非線性。
缺點三:寄生電容影響大
電容式稱重傳感器的初始電容量小,而連接傳感器和電子線路的引線電容、電 子線路的雜散電容以及傳感器內(nèi)板極與周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等所謂寄生電容缺較大,不僅降低了傳感器的靈敏度,而且這些電容常常是隨機變化的,將使儀器工作很 不穩(wěn)定,影響測量精度。因此對電纜的選擇、安裝、接法都有嚴(yán)格的要求。例如,采用屏蔽性好、自身分布電容小的高頻電線作為引線,引線粗而短,要保證儀器的 雜散電容小而穩(wěn)定等等,否則不能保證高的測量精度。