称重传感器工作原理

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称重传感器工作原理
摘录时间:2009-12-6 22:07:20
一、各传感器原理
压电传感器：基于压电效应的传感器。

是一种自发电式和机电转换式传感器。

它的敏感元件由压电材料制成。

压电材料受力后表面产生电荷。

此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。

压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。

它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。

缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。

它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域
应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。

光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器
热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器
电容式传感器原理
电容式传感器原理
二、各传感器应用
电容式压力传感器科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。

金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。

电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。

一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：
C= ε s/d（ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距， s 为极板的覆盖面积）
改变其中某个参数，即可改变电容量。

由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。

电容式传感器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。

可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合
机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测量，所以显示值误差很大。

电子衡器是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出与被测物成正比的模拟的电信号，给AD电路。

电子衡器的AD电路，它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号，送给中央微处理器（CPU），由CPU控制内部的工作程序通过显示电路，显示出被测物重量值。

秤量的标定，是由国家标准量值（法定砝码）的质量，输出的数字码（BCD码）与CPU内部程序存储器所编制的程序校准码一致时，便可完成秤量标定。

模拟衡器是靠标准砝码直接标定，技术含量低，容易作假（取决于标准砝码的质量）。

电子衡器的秤量标定需要标准砝码，但还需要标定密码。

标定密码由衡器生产厂家掌握，它是严格保密的。

电子衡器的非法标定是利用标准砝码的质量值与校准程序的校准码值的允许范围来进行的，因为校准数码值是有一定范围空间的（例如最大秤量150kg的电子秤，它的50kg内码值是在12000～18000范围内都可以标定为50kg显示值。

如果标定砝码实际质量是
49kg标定出的显示值是50kg，那么该电子秤显示150kg时它的实际重量是147kg。

这种秤在市场贸易中就会造成什么后果，不言而喻。

这就是法制计量在国民经济中的重要性。

第一部分电子秤的原理方框图:
程式 K/B(按键) Fx 传感器 OP放大 A/D转换 CPU 显示驱动显示屏记忆体
工作流程说明：当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。

该信号经放大电路放大输出到模数转换器。

转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。

CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。

直至显示这种结果。

第二部分秤的分类： 1.按原理分：电子秤机械秤机电结合秤 2.按功能分：计数秤计价秤计重秤 3.按用途分：工业秤商业秤特种秤
第三部分秤的种类： 1.桌面秤指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平
第四部分按精确度分类： I级：特种天平精密度≥1/10万 II级：高精度天平 1/1万≤精密度＜1/10万 III级：中精度天平1/1000≤精密度＜1/1万 IV级：普通秤
1/100≤精密度＜1/1000
第五部分专业术语： 1.最大称量：一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷; 2.最小称量：一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差; 3.安全载荷： 120%正常称量范围; 4.额定载荷：正常称量范围; 5.允许误差：等级检定时允许的最大偏差; 6.感量：一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示; 7.解析量：一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度; 8.解析度：一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数; 9.预热时间：一台秤达到各项指标所用的时间; 10.精度：感量与全称量的比值; 11.电子秤使用环境温度为： -10摄氏度到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm
第六部分电子秤的特点： 1.实现远距离操作; 2.实现自动化控制; 3.数字显示直观、减小人为误差; 4.准确度高、分辩率强; 5.称量范围广; 6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等; 7.维护简单; 8.体积小; 9.安装、校正简单; 10.特种行业，可接打印机或电脑驱动; 11.智能化电子秤，反应快，效率高;
第七部分电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏; 2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零; 3.有无背光; 4.用砝码测试能否称重;
5.充电器是否完好，能否使用;
6.配件是否齐全;
第八部分传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛; 2.电容式：体积小、精度低; 3.磁浮式：特高精度、造价高; 4.油压式：现市场上已淘汰; 显示器种类：
（液晶显示）：免插电、省电、附带背光; ：免插电、耗电、很亮; 3.灯管：插电、耗
电、很高; K/B（按键）类型： 1.薄膜按键：触点式; 2.机械按键：由许多单独按键组合
在一起; 传感器的特性： 1.额定载荷; 2.输出灵敏度; 3.非线性; 4.滞后; 5.重复性; 6.蠕变; 7.零点输出影响; 8.额定输出温度影响; 9.零点输入; 10.输入阻抗; 11.输出阻抗;
12.绝缘阻抗; 13.容许激励电压;(5-18V)
第九部分传感器损坏后现象： 1.称量不准; 2.显示不归零; 3.显示的数字乱跳判断传
感器的+E、-E、+S、-S 1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值，共有6组。

如为400-450欧则为+E、-E;如果为350欧，则为+S、-S;为290欧，则为R桥臂; 2.在+E、-E端
接上+_5V电压，传感器正确施加一个压力，如输出+_S增大，则红表笔为+S，反之-S;
第十部分高精度计数秤特点： Ib单位转换功能; 2.零点显示范围、调整功能(GLH系列
没有) 3.取样速度调节功能; 4.有10组单重记忆功能; 5.可同时进行重量、数量、累计
功能(GLH只有数量累计) 6.可设定重量、数量上限警示功能; 7.自动零点追踪、温度线
性校正; 8.扣重及预扣重功能; 9.待机功能; 10.有零点显示范围和零点跟踪范围; 11.有
电池电压管制限制功能;
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。

其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。

当基片受到外力
作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成
的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应
用最为普遍。

传感器的灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化y对输入量变化x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。

如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S 是一个常数。

否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。

例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。

但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器常用术语
1.传感器
能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常有敏感元件和转换元件组成。

① 敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。

② 转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的北侧量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。

③ 当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

2.测量范围
在允许误差限内被测量值的范围。

3. 量程
测量范围上限值和下限值的代数差。

4. 精确度
被测量的测量结果与真值间的一致程度。

5.从复性
在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：
相同观测者：
相同测量仪器：
相同地点：
相同使用条件：
在短时期内的重复。

6. 分辨力
传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。

7. 阈值
能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。

8. 零位
使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。

9. 激励
为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。

10. 最大激励
在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。

11. 输入阻抗
在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。

12. 输出
有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。

13. 输出阻抗
在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。

14. 零点输出
在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。

15. 滞后
在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。

16. 迟后
输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。

17. 漂移
在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。

18. 零点漂移
在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。

19. 灵敏度
传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。

20. 灵敏度漂移
由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。

21.热灵敏度漂移
由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。

22. 热零点漂移
由于周围温度变化而引起的零点漂移
23. 线性度
校准曲线与某一规定直线一致的程度。

24. 非线性度
校准曲线与某一规定直线偏离的程度。

25.长期稳定性
传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。

26. 固有凭率
在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡凭率。

27. 响应
输出时被测量变化的特性。

28.补偿温度范围
使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。

29. 蠕变
当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。

30. 绝缘电阻
如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。