稱重傳感器

稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)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(gè)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(píng)價(jià)方法上，新舊國(guó)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(gè)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?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào) 的過(guò)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(yùn)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(hào)。光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤軸上的移動(dòng)光柵。加在承重臺(tái)上的被測(cè)物經(jīng) 過(guò)傳力杠桿體系使表盤軸旋轉(zhuǎn)，股動(dòng)移動(dòng)光柵滾動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。使用光電管、變換電路和顯現(xiàn)外表，即可核算出移過(guò)的莫爾條紋數(shù)量，測(cè)出光柵滾動(dòng)角 的巨細(xì)，然后斷定和讀出被測(cè)物質(zhì)量。

    碼盤式傳感器的碼盤（符號(hào)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(tái)上的被測(cè)物經(jīng)過(guò)傳力杠桿使 表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過(guò)必定視點(diǎn)。光電池將透過(guò)碼盤承受光信號(hào)并變換成電信號(hào)，然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理，最終在顯現(xiàn)器上顯現(xiàn)出代表被測(cè)質(zhì)量的數(shù)字。 光電式傳感器曾首要用在機(jī)電聯(lián)系秤上。

二、液壓式

    在受被測(cè)物重力P作用時(shí)，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測(cè)出壓力的增大值，即可斷定被測(cè)物的質(zhì)量。液壓式傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)略而結(jié)實(shí)，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(dòng)，另一塊可移動(dòng)。在承重臺(tái)加載被測(cè)物時(shí)，板簧撓曲，兩極板之間的間隔發(fā)作改動(dòng)，電路的振蕩頻率也隨之改動(dòng)。測(cè)出頻率的改動(dòng)即 可求出承重臺(tái)上被測(cè)物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價(jià)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(wú)源元件，電容式傳感器是將被丈量的改動(dòng)變換成電容量改動(dòng)的傳感器，它實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。

電容式傳感器具有下列長(zhǎng)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(dòng)量，然后具有較高的信噪比和體系安穩(wěn)性。
(3)動(dòng)態(tài)呼應(yīng)快，作業(yè)頻率可達(dá)幾兆赫，稠b觸摸丈量，被測(cè)物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可。

(4)構(gòu)造簡(jiǎn)略．習(xí)慣性強(qiáng)，可在高低溫、強(qiáng)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(jī)技能的開(kāi)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(kāi)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(dòng)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(kāi)展前景。

缺陷一：輸出阻抗高，負(fù)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(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理作業(yè)。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測(cè)物時(shí)，杠桿的一端向上歪斜；光電件檢查出歪斜度信號(hào)，經(jīng)擴(kuò)大后流入線圈，發(fā)作 電磁力，使杠桿康復(fù)至平衡狀況。對(duì)發(fā)作電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字變換，即可斷定被測(cè)物質(zhì)量。電磁力式傳感器精確度高，可達(dá)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(cè)物重力作用下發(fā)作機(jī)械變形時(shí)，內(nèi)部發(fā)作應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率改動(dòng)，使繞在鐵磁元件（磁極）兩邊的次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓也隨之改動(dòng)。丈 量出電壓的改動(dòng)量即可求出加到磁極上的力，進(jìn)而斷定被測(cè)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(wàn)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(cè)出固有頻率的改動(dòng)，即可求出被測(cè)物作用在彈性元件上的力，進(jìn)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(tái)上加有被測(cè)物時(shí)，V形弦絲的交點(diǎn)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(dòng)。求出兩根弦的頻率之差，即可求出被測(cè)物的質(zhì)量。振弦式傳感器的精確度較高，可達(dá)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(jià)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(cè)出振蕩頻率。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測(cè)物時(shí)，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(cè)出固有頻率的改動(dòng)，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(jì)量精確度高 達(dá)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(dòng)。外構(gòu)造經(jīng)萬(wàn)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(shí)保持水平狀況。轉(zhuǎn)子軸的一端在遭到外力(P/2)作用時(shí)，發(fā)作歪斜而繞垂直軸Z 滾動(dòng)（進(jìn)動(dòng)）。進(jìn)動(dòng)角速度ω與外力P/2成正比，經(jīng)過(guò)檢查頻率的辦法測(cè)出ω，即可求出外力巨細(xì)，進(jìn)而求出發(fā)作此外力的被測(cè)物的質(zhì)量。

    陀螺典禮傳感器呼應(yīng)時(shí)刻快(5秒)，無(wú)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(jì)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(shí)其電阻也隨之改動(dòng)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(jiǎn)略、受力狀況安穩(wěn)、易于加工等長(zhǎng)處?，F(xiàn)在在傳感器生產(chǎn)中還占著較大 的份額,而對(duì)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(shí)把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行預(yù)算。特別是對(duì)1t及以 下量程的板環(huán)式傳感器規(guī)劃核算差錯(cuò)更大,同時(shí)通常還會(huì)呈現(xiàn)較大的非線性差錯(cuò)。

    板環(huán)式稱重傳感器用處與特色：構(gòu)造緊湊、防護(hù)性能好。精度高、長(zhǎng)時(shí)間安穩(wěn)性好。適用于吊鉤秤、機(jī)電聯(lián)系秤及其它力值的測(cè)

十、數(shù)字式

1.界說(shuō)

    數(shù)字稱重傳感器是一種能將重力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力-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(kuò)大器（英文簡(jiǎn)稱AMC）、模數(shù)變換技能（英文簡(jiǎn)稱ADC）、微處理器（簡(jiǎn)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(jì)量外表技能的開(kāi)展已逐步變成稱重技能領(lǐng)域的新寵，其以調(diào)試簡(jiǎn)潔高效、習(xí)慣現(xiàn)場(chǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)正在該領(lǐng)域鋒芒畢露。

3.S型界說(shuō)
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(jiàn)的一種傳感器,首要用于測(cè)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(hù)處理，安裝容易，運(yùn)用方便，適用于吊秤，配料秤，機(jī)改秤等電子測(cè)力稱重體系。

在高速公路的入口處建造載重檢測(cè)支路，當(dāng)載重卡車駛過(guò)動(dòng)態(tài)稱重橋時(shí)，稱重傳感器和電子稱即自行檢查判斷，同時(shí)給出信號(hào)控制交通信號(hào)燈。這樣我們就能很好的 知道車輛有沒(méi)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(zhǎng)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(huì)越來(lái)越智能化，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制就能阻止超重車輛通過(guò)，還能能車輛按重量收費(fèi)。