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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。
傳統(tǒng)概念上,負荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統(tǒng)稱,用單項參數(shù)評價它的計量特性。舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和使用環(huán)境條件*不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮,對試驗和評價方法未給予區(qū)分。舊國標(biāo)共有21項指標(biāo),均在常溫下進行試驗;并用非線性、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項指標(biāo)中的zui大誤差,來確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級,分別用0.02、0.03、0.05......1.0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)換成可計量的輸出信號??紤]到不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉(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、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計量系統(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起來,以便選用對應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱重傳感器。法制計量組織(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。這就允許制造廠對構(gòu)成計量總誤差的各個分量進行調(diào)整,從而獲得期望的準(zhǔn)確度。
光電式傳感器 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。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(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn),帶動移動光柵轉(zhuǎn)動,使莫爾條紋也隨之移動。利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表,即可計算出移過的莫爾條紋數(shù)量,測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小,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(zhuǎn)時,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并轉(zhuǎn)換成電信號,然后由電路進行數(shù)字處理,zui后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電結(jié)合秤上。
液壓式傳感器 如所示,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(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。
電磁力式傳感器 它利用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作。當(dāng)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(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)。對產(chǎn)生電磁平衡力的電流進行數(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 1/2000~1/60000,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。
電容式傳感器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,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(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上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少,造價低,準(zhǔn)確度為1/200~1/500。
磁極變形式傳感器鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機械變形時,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。
振動式傳感器 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(zhì)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(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)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,造價高。
音叉式傳感器(圖9 )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(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小,計量準(zhǔn)確度高達 1/10000~1/200000,稱量范圍為500g~10kg。
陀螺儀式傳感器,轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中,以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接,并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動。外框架經(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態(tài)。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時,產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)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(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。
陀螺儀式傳感器響應(yīng)時間快(5秒),無滯后現(xiàn)象,溫度特性好(3ppm), 振動影響小, 頻率測量準(zhǔn)確精度高,故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量準(zhǔn)確度(1/30000~1/60000)。
電阻應(yīng)變式傳感器 利用電阻應(yīng)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(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上,彈性元件受力變形時,其上的應(yīng)變片隨之變形,并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。
電阻應(yīng)變式傳感器的稱量范圍為300g至數(shù)千kg,計量準(zhǔn)確度達1/1000~1/10000,結(jié)構(gòu)較簡單,可靠性較好。大部分電子衡器均使用此傳感器。
其實稱重傳感器就是壓力傳感器,形狀不一樣而已,通常有很多種方法傳感的,但我見到,用得比較多,比如地磅用的那些,一般為電渦流式
也就是說,他有一個電渦流觸發(fā)繞組,然后還有一個傳感器感應(yīng)電渦流強度
由于這個傳感器整體是金屬封裝,電渦流在其內(nèi)部,受到壓后形變,渦流就發(fā)生變化,放大后就可以讀到數(shù)據(jù)了
然后,封裝這個東西的材料,通常選用剛性材料, 總之,就是一般的金屬,比如鋼,但肯定不會用很軟的東西的。至少電渦流方式傳感的壓力傳感器,是不會用軟金屬制造的。
因為即使是鋼,就算受到壓力形變那么幾微米,那么電渦流的變化也足夠感應(yīng)出到底變化了多少而且如果是軟金屬,稱很重東西的時候,可能很容易出問題。
一、什么是傳感器?
傳感器是將被測的某一物理量(或信號)按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為與其對應(yīng)的另一種(或同種)物理量(或信號)輸出的裝置.
被測物理量 傳感器 輸出物理量
二、傳感器發(fā)展方向
1.高精度、高靈敏度;
2.高可靠性、寬溫度范圍、抗干擾強;
3.微型化(小尺寸、重量輕)和高強度;
4.微功耗及無源化;
5.智能化、數(shù)字化、高響應(yīng)速率;
6.互換性好,成本低,安全無污染方向;
7.抗環(huán)境影響(熱、振動、酸、堿、水、空氣)能力強方向
8.仿生傳感器:將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬:
1) 光敏——視覺; 2) 聲敏——聽覺; 3) 氣敏——嗅覺;
4) 化學(xué)——味覺; 5) 壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺
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