稱(chēng)重傳感器的基本原理應用

1、電阻應變式稱(chēng)重傳感器原理

電阻應變式稱(chēng)重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過(guò)程。

由此可見(jiàn)，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱(chēng)重傳感器中*的幾個(gè)主要部分。彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱(chēng)重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高的應變場(chǎng)（區），使粘貼在此區的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務(wù)。

以托利多公司的SB系列稱(chēng)重傳感器的彈性體為例，來(lái)介紹一下其中的應力分布。

設有一帶有肓孔的長(cháng)方體懸臂梁。

肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會(huì )出現拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應變表達式，而不再推導。

三、檢測電路

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變?yōu)殡妷狠敵?。因為惠斯登電橋具有很多?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側向力干擾，可以比較方便的解決稱(chēng)重傳感器的補償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱(chēng)重傳感器中得到了廣泛的應用。

因為全橋式等臂電橋的靈敏度zui高，各臂參數一致，各種干擾的影響容易相互抵銷(xiāo)，所以稱(chēng)重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

2、如何選用稱(chēng)重傳感器

a.稱(chēng)重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩定性。在設計電子衡器時(shí)，經(jīng)常要遇到如何選用傳感器的問(wèn)題。

稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和性。

傳感器量程的選擇可依據秤的zui大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數、秤體的自重、可能產(chǎn)生的zui大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱(chēng)量的準確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的和壽命。

根據經(jīng)驗，一般應使傳感器工作在其30%～70%量程內，但對于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內，使傳感器的稱(chēng)量?jì)淞吭龃?，以保證傳感器的使用和壽命。傳感器型式的選擇主要取決于稱(chēng)量的類(lèi)型和安裝空間，保證安裝合適，稱(chēng)量可靠；另一方面，要考慮廠(chǎng)家的建議。廠(chǎng)家一般會(huì )根據傳感器的受力情況、指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價(jià)秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車(chē)衡、天車(chē)秤等；柱式傳感器適用于汽車(chē)衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。

所以，采用的傳感器滿(mǎn)足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。滿(mǎn)足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準確度選擇的時(shí)候，應使傳感器的準確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀(guān)條件的限制，如秤體的強度差一點(diǎn)，儀表的不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟效益，確保達到目的。

3、稱(chēng)重傳感器的分類(lèi)

a.按受力方式分

壓式

拉式

拉壓式

梁式

b.按彈性體材料分

不銹鋼：主要應用在食品、化工、醫藥等有腐蝕性環(huán)境的場(chǎng)所；

合金鋼：腐蝕性環(huán)境場(chǎng)所；

鋁合金：一般使用在量程小、價(jià)格低的市場(chǎng)。

c.按輸出數據類(lèi)別分

模擬傳感器：輸出為模擬量信號，如電壓、電流等；

數字傳感器：直接輸出為我們所希望得到的數字信號，如公斤、噸等。

d.按適用溫度分

常溫：使用在常規場(chǎng)所，對溫度沒(méi)有特殊要求；

高溫：使用在冶金、核電等溫度較高（一般在100℃以上）的環(huán)境；

低溫：使有在溫度低于-30℃場(chǎng)所，如冷凍試驗。

e.按精度

可查閱GB/T7551-1997《稱(chēng)重傳感器》

f.按外型結構分

柱式

S型

輪輻式

梁式

單點(diǎn)式等

4、稱(chēng)重傳感器的基本應用

稱(chēng)重傳感器主要應用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線(xiàn)控制、過(guò)載報警、材料試驗機等領(lǐng)域。

如電子汽車(chē)衡、電子臺秤、電子叉車(chē)、動(dòng)態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價(jià)秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等