称重传感器的选型要求

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称重传感器的选型要求
发布时间:2009-9-27 称重传感器的选型应根据应用情况入手,从传感器支撑点的数量、量 程、精度等级、环境适应性等几个方面进行选择。
称重传感器量程的选择 根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但对于一些 在使用过程中存在较大冲击力的衡器,如动态轨道衡、动态汽车衡、钢 材秤等,在选用称重传感器时,一般要扩大其量程,使传感器工作在其 量程的20%~40%之内,使传感器的称量储备量增大,以保证传感器 的使用安全和寿命,避免超载。
环境适应性选择 用于称重系统中的传感器,一般都要长期工作在各种复杂的环境中,经 受温度、湿度、粉尘、腐蚀等 的考验,故必须事先对传感器密封型式做出较合理的选择。应考虑以下 几点:
注意工作温度范围: 对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器;另外,苛刻的场合 还须加有隔热、水冷或风冷等装置。
选择适当的密封形式: 粉尘、湿热对传感器造成较大的影响。应选择适当密封形式的传感器, 并且在安装时注意避免粉尘、湿热对传感器的影响。
称重传感器常用术语解释 灵敏度:加额定载荷或无载荷时,传感器输出Biblioteka Baidu号的差值。单位用 mV/V表示。
综合误差:依据OIML R60,精度等级(国内一般为C3级,分度数 3000),±%F.S额定输出。
重复性:在相同环境条件下,对传感器反复加载到额定载荷并卸载,在 加载过程中同一负荷点上输出点的最大差值对额定输出的百分比。
(3)在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损 或产生短路等影响,应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩,抗腐蚀性 能好且密闭性好的传感器。 (4)电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。在此情况下,应对传感器 的屏蔽性进行严格检查,看其是否具有良好的抗电磁能力。 (5)易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害,而且还给其它设备 和人身安全造成很大的威胁。因此,在易燃、易爆环境下工作的传感器 对防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感 器,这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性,还要考虑到防爆强 度,以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。 其次对传感器数量和量程的选择: 传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑 点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般 来说,秤体有几个支撑点就选用几只传感器,但是对于一些特殊的秤体 如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,一些机电结合秤就应根据实际情 况来确定选用传感器的个数。 传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的 自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说, 传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越 高。但在实际使用时,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在 秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用传感器量程时,要 考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。 传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后,经过大 量的实验而确定的。 公式如下:C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N C—单个传感器的额定量程;W—秤体自重;Wmax—被称物体净重的 最大值;N—秤体所采用支撑点的数量;K-0—保险系数,一般取值在 1.2~1.3 之间人;K-1—冲击系数;K-2—秤体的重心偏移系数;K-3— 风压系数。 例如:一台30t 电子汽车衡,最大称量是30t,秤体自重为1.9t,采用四 只传感器,根据当时的实际情况,选取保险系数K-0=1.25,冲击系数 K-1=1.18,重心偏移系数K-2—=1.03,风压系数K-3=1.02,试确定 传感器的吨位。 解:根据传感器量程计算公式: C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N 可知:C=1.25×1.18×1.03×1.02×(30+1.9)/4=12.36t 因此,可选用量程为15t 的传感器(传感器的吨位一般只有10T、15T、 20t、25t、30t、40t、50t 等,除非特殊订做)。 根据经验,一般应使称重传感器工作在其30%~70%量程内,但对于一 些在使用过程中存在较大冲击力的衡器,如动态轨道衡、动态汽车衡、 钢材秤等,在选用传感器时,一般要扩大其量程,使传感器工作在其量
得的阻抗值。 绝缘电阻:传感器的电路和弹性体之间的直流阻抗值。 安全过载:可以施加于传感器的最大负荷,此时传感器在性能特征上不 会产生超出规定值的永久性漂移。 极限过载:可以施加于传感器,且不会造成传感器结构永久性损坏的最 大负荷。
什么是称重传感器?以及如何选择称重传感器?
发布时间:2011-1-11 称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力--电转换装置,是电子 衡器的一个关键部件。 能够实现力--电转换的传感器有多种,常见的有电阻应变式、电磁力式 和电容式等。电磁力式主要用于电子天平,电容式用于部分电子吊秤, 而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称 重传感器结构较简单,准确度高,适用面广,且能够在相对比较差的环 境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。 电阻应变式称重传感器主要是由弹性体、电阻应变片和补偿电路组成。 弹性体是称重传感器的受力元件,由优质合金钢或优质铝型材制成。电 阻应变片是由金属箔材腐蚀成栅格形制成,四个电阻应变片以电桥的结 构方式粘在弹性体上。在没有受力的情况下,电桥的四只电阻的阻值是 相等的,电桥处于平衡状态,输出为零。在弹性体受力发生变形时,电 阻应变片也跟着一道变形。在弹性体受力弯曲的过程中,有两个应变片 受拉,金属丝变长,电阻值增加;另两片受压,电阻值减小。这样就导 致原来平衡的电桥失衡,在电桥的两端产生了电压差,这个电压差与弹 性体受力的大小成正比,检测这个电压差,就可以得到传感器所受重力 的大小,这个电压信号经过仪表检测后然计算后,就可以得到相应的重 量值。 为了适用各种衡器结构的安装需要,称重传感器做成了各种各样的结构 形式,传感器的名称往往也按照其外形称呼。如桥式传感器(主要用于 汽车衡)、悬臂梁式(地上衡、料斗秤、汽车衡)、柱式(汽车衡、料 斗秤)、箱式(台秤)、S 型(料斗秤)等。一种衡器承载体往往有多 种结构形式的传感器可供选择,如果传感器选择得当,对于衡器性能的 提高是很有帮助的。 电阻应变式称重传感器的规格很多,小到几百克大到几百吨。在选择称 重传感器量程的时候,要根据所用衡器的最大秤量来确定,其经验公式 为: 传感器总载荷(单个传感器的最大允许载荷X 传感器个数)=1/2~2/3 衡 器的最大秤量。 称重传感器准确度等级分为A,B,C,D 四个级别。不同级别有不同的 误差范围。A 级传感器的要求最高。等级后面的数字表示检定分度值,
常见的密封有密封胶充填或涂覆;橡胶垫机械紧固密封;焊接(氩弧 焊、等离子束焊)和抽真空充氮密封。 从密封效果来看,焊接密封为最佳,充填涂覆密封胶为量差。对于室内 干净、干燥环境下工作的传感器,可选择涂胶密封的传感器,而对于一 些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器,应选择膜片热套密封或 膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
1940年美国BLH公司和Revere公司总工程师A.Thurston(瑟斯顿)利 用SR一4型电阻应变计研制出圆柱结构的应变式负荷传感器,用于工程 测力和称重计量,成为应变式负荷传感器的创始者。1942年在美国应 变式负荷传感器已经大量生产,至今已有60多年的历史。
称重传感器的发展经历了70年代的切应力负荷传感器和铝合金小量程负 荷传感器两大技术突破;80年代称重传感器与测力传感器彻底分离,制 定R60国际建议和研发出数字式智能称重传感器两项重大变革;90年代 在结构设计和制造工艺中不断纳入高新技术迎接新挑战,使称重传感器 技术得到极大的发展。 称重传感器的工作原理 电阻应变式称重传感器的工作原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外 力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也 随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减 小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(mV电 压),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
数字越大,传感器质量越好。例如:C2 表示C 级,2000 个检定分度 值;C5 表示C 级,5000 个检定分度值。显然C5 要高于C2。传感器常 用的级别为C3,C5 级,这两种级别的传感器可用于制作准确度等级为 III 级的电子衡器。 称重传感器的误差主要是由非线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕 变、零点温度附加误差以及额定输出温度附加误差等引起的。 近年出现的数字传感器,把A/D 转换电路和CPU 电路放到了传感器里 面,传感器输出的就不再是模拟电压信号,而是经过处理的重量数字信 号,这样做带来了以下几个优点: 1.仪表可以分别采集每个数字传感器的信号,并通过线性方程式运 算,对每一个传感器进行单独标定,这就使得一次性完成四角误差修正 成为可能。而使用模拟式传感器的衡器中最头疼的问题就是四角误差修 正,往往要反复多次地调校才能达到要求,而每一次调校都是要将沉重 的砝码搬来搬去,既费时又费力。 2.由于仪表可以检测到每一个传感器的信号,所以任何一个传感器出 现问题都可以从仪表上观察到,方便检修和维护工作。 3.数字传感器用485 接口传送数字信号,传输距离远,且可以免受干 扰。克服了模拟信号远传困难和易受到干扰的问题。 4.数字传感器内部可以通过微处理器对传感器的各项误差进行修正, 使得输出的传感器数据更加准确。
称重传感器被喻为电子衡器的神经系统,它的性能在很大程度上决定了 电子衡器的准确度和稳定性。在设计电子衡器时,经常要遇到如何选用 传感器的问题。称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电 信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境,这 点对正确选用传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的 安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。 环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面: (1)高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力 发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感 器;另外,必须加有隔热、水冷或气冷等装置。 (2)粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密 闭性很高的传感器。不同的传感器其密封的方式是不同的,其密闭性存 在着很大差异。
计算结果须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
B、要满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感 器、仪表三部分组成,在对传 感器准确度选择的时候,应使传感器的准确度略高于理论计算值,因为 理论往往受到客观条件的限制,如秤体的强度差一点,仪表的性能不是 很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求,因 此要从各方面提高要求,又要考虑经济效益,确保达到目的。
按照使用到额定量程60~70%的建议,假设传感器个数为N,单只传感 器量程为m,料仓自重加上满料重量的总重为,则在已知M和N的情况 下,按如下公式计算m:
确定此范围后,在传感器规格里面选择最满足此范围的传感器即可。
称重传感器精度等级的选择 对称重传感器等级的选择必须满足下列两个条件: A、要满足仪表输入的要求。称重仪表是对传感器tq的输出信号经过放 大A/D转换等处理之后显示 称量结果的。因此,称重传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的 输入灵敏度值,即将传感器的输出灵敏度代入传感器和仪表的匹配公 式:
选择适当的材质: 在酸、碱等腐蚀性较高的环境下,应选择抗腐蚀性能好的不锈钢材质且 密闭性好的传感器。
选择防爆型: 在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求,故必 须选用防爆传感器,注意电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
称重传感器的工作原理
发布时间:2009-9-26 称重传感器是称重、计量系统中的基础元件,用于感知重量信号并将重 量信号转换为mV电压信号,由二次仪表或上位机系统进行进一步处 理,传感器的正确选型和使用,是非常关键的,直接影响计量系统的精 度和可靠性。 称重传感器的起源和发展 1938年美国加利福尼亚理工学院教授E.Simmons(西蒙斯)和麻省理 工学院教授A.Ruge(鲁奇)分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计, 以他们名字的字头和各有二位助手命名为SR-4型,由美国BLH公司专 利生产。为研制应变式负荷传感器奠定了理论和物质基础。
滞后:从无载荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载,在同一载荷点上 加载和卸载输出量的最大差值对额定输出值的百分比。 非线性:由空载荷的输出值和额定载荷时的输出值所决定的直线和增加 负荷之实测曲线之间最大偏差对额定输出值的百分比。 蠕变:在相同条件下,对传感器反复加载到额定载荷并卸载,在加载过 程中同一负荷点上输出值的最大差值对额定输出的百分比。 零点输出:又叫零点平衡,指在推荐电压激励下,未加载荷时传感器的 输出值对额定输出的百分比。 温度补偿范围:传感器在此温度范围内使用其零点及输出均满足相应的 技术指标。 工作温度范围:传感器在此温度范围内使用其任何性能参数均不会产生 永久性有害变化。 零点输出温度系数:环境温度的变化引起的零平衡变化,一般以温度每 变化10℃时,引起的零平衡变化量对额定输出的百分比表示。 额定输出温度系数:环境温度的变化引起的额定输出变化,一般以温度 每变化10时,引起的额定输出变化量对额定输出的百分比表示。 输入电阻:信号输出端开路,传感器未加负荷时,从电源激励输入端测 得的阻抗值。 输出电阻:电源激励输入端开路,传感器未加负荷时,从信号输出端测
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