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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。
舊國標(biāo)將應(yīng)用對(duì)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(duì)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法未給予區(qū)分,。舊國標(biāo)共有21項(xiàng)指標(biāo),均在常溫下進(jìn)行試驗(yàn),;并用非線性,、滯后誤差、重復(fù)性誤差,、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項(xiàng)指標(biāo)中的**誤差,,來確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí),,分別用0.02、0.03,、0.05表示,。
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定比例轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的輸出信號(hào),??紤]到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對(duì)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(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等,。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)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聯(lián)系起來,,以便選用對(duì)應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱重傳感器,。國際法制計(jì)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(duì)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(duì)構(gòu)成計(jì)量總誤差的各個(gè)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(dòng)式,、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類,,以電阻應(yīng)變式使用**廣,。
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(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)上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn),,帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng),使莫爾條紋也隨之移動(dòng),。利用光電管,、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表,即可計(jì)算出移過的莫爾條紋數(shù)量,,測出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小,,從而確定和讀出被測物質(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(tái)上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí),,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(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),,然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理,,**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,。
在受被測物重力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。
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,。極板有兩塊,,一塊固定不動(dòng),另一塊可移動(dòng),。在承重臺(tái)加載被測物時(shí),,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(tái)上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少,,造價(jià)低,,準(zhǔn)確度為1/200~1/500。
主要優(yōu)點(diǎn)
電阻,、電感和電容是電子技術(shù)中的三大類無源元件,,電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的傳感器,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優(yōu)點(diǎn):
(1)高阻抗,,小功率,僅需很低的輸入能量,。
(2)可獲得較大的變化量,,從而具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,,工作頻率可達(dá)幾兆赫,稠b接觸測量,,被測物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可,。
(4)結(jié)構(gòu)簡單.適應(yīng)性強(qiáng),,可在高低溫、強(qiáng)輻射等惡劣的環(huán)境下工作,,應(yīng)用較廣,。
隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電容式傳感器所存在的易受干擾和易受分布電容影響等缺點(diǎn)不斷得以克服,,而且還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器:因此它在非電量測量和自動(dòng)檢測中得到廣泛應(yīng)用,,可測量壓力、位移,、轉(zhuǎn)速,、加速度、A度,、厚度,、液位、濕度,、振動(dòng),、成分含量等參數(shù)。電容式傳感器有著很好的發(fā)展前景,。
主要缺點(diǎn)
缺點(diǎn)一:輸出阻抗高,,負(fù)載能力差
缺點(diǎn)二:輸出特性非線性
缺點(diǎn)三:寄生電容影響大
它利用承重臺(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測物時(shí),,杠桿的一端向上傾斜,;光電件檢測出傾斜度信號(hào),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(duì)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,。
鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),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(jí)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,。
彈性元件受力后,,其固有振動(dòng)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(dòng)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)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(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,并可測出振蕩頻率,。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測物時(shí),,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(jì)量準(zhǔn)確度高達(dá)1/10000~1/200000,稱量范圍為500g~10kg,。
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