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              1. 稱重模塊傳感器
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                稱重傳感器原理及分類

                2021-02-18 09:09:49

                稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器應先要考慮傳感器所處的實際工作環境,這點對正確選用稱重傳感器至關重要,它關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指標的基本概念和評價方法上,新舊國標有質的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。

                稱重傳感器

                稱重傳感器的分類

                稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類。

                光電式

                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通過傳力杠桿系統使表盤軸旋轉,帶動移動光柵轉動,使莫爾條紋也隨之移動。利用光電管、轉換電路和顯示儀表,即可計算出移過的莫爾條紋數量,測出光柵轉動角的大小,從而確定和讀出被測物質量。

                碼盤式傳感器的碼盤(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時,碼盤也隨之轉過一定角度。光電池將透過碼盤接受光信號并轉換成電信號,然后由電路進行數字處理,最后在顯示器上顯示出代表被測質量的數字。光電式傳感器曾主要用在機電結合秤上。

                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,即可確定被測物的質量。液壓式傳感器結構簡單而牢固,測量范圍大,但準確度一般不超過1/100。

                電容式

                它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關系工作。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量。電容式傳感器耗電量少,造價低,準確度為1/200~1/500。

                電磁力式

                它利用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作。當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,經放大后流入線圈,產生電磁力,使杠桿恢復至平衡狀態。對產生電磁平衡力的電流進行數字轉換,即可確定被測物質量。電磁力式傳感器準確度高,可達1/2000~1/60000,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。

                磁極變形式

                鐵磁元件在被測物重力作用下發生機械變形時,內部產生應力并引起導磁率變化,使繞在鐵磁元件(磁極)兩側的次級線圈的感應電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力,進而確定被測物的質量。磁極變形式傳感器的準確度不高,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

                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,進而求出其質量。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量。振弦式傳感器的準確度較高,可達1/1000~1/10000,稱量范圍為100克至幾百千克,但結構復雜,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,進而求出重物質量。音叉式傳感器耗電量小,計量準確度高達1/10000~1/200000,稱量范圍為500g~10kg。

                陀螺儀式

                轉子裝在內框架中,以角速度ω繞X軸穩定旋轉。內框架經軸承與外框架聯接,并可繞水平軸 Y 傾斜轉動。外框架經萬向聯軸節與機座聯接,并可繞垂直軸Z 旋轉。轉子軸 (X軸)在未受外力作用時保持水平狀態。轉子軸的一端在受到外力(P/2)作用時,產生傾斜而繞垂直軸Z 轉動(進動)。進動角速度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,進而求出產生此外力的被測物的質量。

                陀螺儀式傳感器響應時間快(5秒),無滯后現象,溫度特性好(3ppm), 振動影響小, 頻率測量準確精度高,故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量準確度(1/30000~1/60000)。

                電阻應變式

                利用電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作。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。

                板環式

                板環式稱重傳感器的結構具有明確的應力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結構簡單、受力狀態穩定、易于加工等優點。目前在傳感器生產中還占著較大的比例,而對這種結構傳感器的設計公式目前還不很完善。因這種彈性體的應變計算比較復雜,通常在設計時把它看作為圓環式彈性體進行估算。特別是對1t及以下量程的板環式傳感器設計計算誤差更大,同時往往還會出現較大的非線性誤差。  板環式稱重傳感器用途與特點:結構緊湊、防護性能好。精度高、長期穩定性好。適用于吊鉤秤、機電結合秤及其它力值的測量。

                數字式

                1.定義

                數字稱重傳感器是一種能將重力轉變為電信號的力-電轉換裝置,它主要是指集電阻應變式稱重傳感器、電子放大器(英文簡稱AMC)、模數轉換技術(英文簡稱ADC)、微處理器(簡稱MCU)于一體的新型傳感器。

                2.特點和應用

                數字稱重傳感器和數字計量儀表技術的發展已逐漸成為稱重技術領域的新寵,其以調試簡便高效、適應現場能力強等優勢正在該領域嶄露頭角。

                3.S型定義

                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,主要用于測固體間的拉力和壓力,通用也人們也稱之為拉壓力傳感器,因為它的外形像S形狀,所以習慣上也稱S型稱重傳感器,此傳感器采用合金鋼材質,膠密封防護處理,安裝容易,使用方便,適用于吊秤,配料秤,機改秤等電子測力稱重系統。

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