地磅傳感器理論知識(shí)基礎(chǔ)

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稱重傳感器

1. 什么是稱重傳感器？

稱重傳感器是用來(lái)將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。

2. 稱重傳感器的測(cè)量原理是什么？

稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長(zhǎng)變細(xì)，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的（應(yīng)變，就是尺寸的變化）。

3. 稱重傳感器的構(gòu)造原理？

金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來(lái)講，越是細(xì)長(zhǎng)，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí)，其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測(cè)物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那么，當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí)，金屬電阻絲（膜）也會(huì)按比例伸縮，其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。地磅秤稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。

4. 稱重傳感器的外形構(gòu)造與測(cè)重形式？

稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測(cè)對(duì)象的不同，其外形構(gòu)造也會(huì)不同。

A．比較常見(jiàn)的稱重傳感器的外形構(gòu)造：

柱式；S型；輪輻式；環(huán)式；碟式；箱形等。

B．測(cè)重形式：

正應(yīng)力測(cè)量（柱型、單點(diǎn)式等），剪應(yīng)力測(cè)量（雙剪切梁式、部分S型、輪輻式等）

又可分為壓式（柱式、碟式等）、拉式（部分S型傳感器、環(huán)式傳感器）、拉壓兩用（部分柱式、輪輻式、S型等）

C．彈性元件內(nèi)部應(yīng)變梁的結(jié)構(gòu)形式：

平行梁、剪切梁等

D．不同結(jié)構(gòu)形式的傳感器的應(yīng)用對(duì)象：

柱式——大噸位汽車衡、輪道衡、料斗秤、料罐秤，試驗(yàn)機(jī)，力值監(jiān)控與測(cè)量等；

S型——用于料斗秤、料罐秤、包裝機(jī)，材料試驗(yàn)機(jī)等；

雙剪切梁式——汽車衡、軌道衡等；

單點(diǎn)式——天平、計(jì)價(jià)秤、計(jì)數(shù)秤、平臺(tái)秤，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)重量控制及測(cè)量；

5. 稱重傳感器的電路組成？

稱重傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們需要知道的是應(yīng)變計(jì)受到載荷時(shí)的電阻變化。通常采用應(yīng)變計(jì)組成橋式電路（惠斯登電橋），將應(yīng)變計(jì)引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。

設(shè)：電橋的輸入激勵(lì)電壓為Ei，則電橋的輸出電壓△E0為：△E0=Ei×[（R1R3-R2R4）/（R1+R2）（R3+R4）]                                       

   令電橋的初始條件為   R1=R2=R3=R4，則△E0=0。

   設(shè)電阻值R1的應(yīng)變計(jì)受應(yīng)變作用后的電阻變化為R+△R，則電橋的輸出電壓△E0為：△E0=Ei[△R/（4R+2△R）]≌（△R/4R）Ei      （R＞＞△R）

由于△R=R×K0×ε，所以△E0=（Ei×K0×ε）/4

例如，設(shè)K0=2，ε=1000×0.000001,  Ei=1V

則:    △E0=（1×2×1000×0.000001）/4=0.5mV

  式中    K0=系數(shù)（一般為2）

          ε=應(yīng)變系數(shù)（一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當(dāng)于10~40Kgf/mm2。）

          Ei=輸入的激勵(lì)電壓

為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設(shè)計(jì)成4枚應(yīng)變計(jì)都受力作用的形式（4個(gè)工作片）。

此時(shí)   △E0=0.5mV×4=2 mV

6.傳感器的輸出靈敏度的表示方法？

傳感器響應(yīng)（輸出）的變化對(duì)相應(yīng)的激勵(lì)（施加的載荷）變化的比。傳感器的輸出靈敏度采用額定載荷狀態(tài)電橋的輸出電壓與輸入激勵(lì)電壓之比值（mV/V）來(lái)表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。

7. 為什么傳感器內(nèi)部要加補(bǔ)償電路？

稱重傳感器在制造過(guò)程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應(yīng)變計(jì)電路中附加對(duì)零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變計(jì)外，其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。

零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點(diǎn)隨溫度的變化，因此，除應(yīng)變計(jì)本身的溫度自補(bǔ)償外，又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變計(jì)的溫度系數(shù)不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。

靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化，即補(bǔ)償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變計(jì)的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此，對(duì)電橋中串接了兩個(gè)與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時(shí)電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。

8. 稱重傳感器的參數(shù)指標(biāo)（中英文對(duì)照）

Model: STC-100Kg （型號(hào)規(guī)格）

Cap: 100Kg （量程范圍）

Date: 2007-05-28 （生產(chǎn)日期）

S/N: 123456 （出廠編號(hào)）

FSO: 2.9981 mV/V （靈敏度）

Recommended Excitation: 10V AC/DC （推薦激勵(lì)電壓）

Maximum Excitation: 15V AC/DC （zui大激勵(lì)電壓）

Output at Rated Load: 2.9981 mV/V （額定負(fù)荷輸出）

Non Linearity: <0.020% （非線性）

Hysteresis: <0.020% （滯后）

Creep（30 minutes）: 0.029% （30分鐘蠕變）

Non Repeatability: <0.01% （重復(fù)性）

Zero Retum （30 minutes）: 0.030% （30分鐘零點(diǎn)漂移）

Temp. Effect/℃ on Span: <0.015% （溫度變化1℃對(duì)量程的影響）

Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% （溫度變化1℃對(duì)零點(diǎn)的影響）

Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ （溫度補(bǔ)償范圍）

Operating Temp.  Range: -20 to 60℃ （工作溫度范圍）

Zero Balanc : ±1% （零點(diǎn)平衡）

Input Resistance: 380±5Ω （輸入阻抗）

Output Resistance: 350±3Ω （輸出阻抗）

Insulation Resistance（50VDC）:     >5000MΩ （絕緣電阻）

Safe Overload: 150% （安全過(guò)載）

Ultimate Overload: 300% （極限過(guò)載）

9. 稱重傳感器引線功能的具體判斷方法

由于不同生產(chǎn)廠家的傳感器引線的顏色不同，所以不能以具體顏色來(lái)判斷引線功能。

使用萬(wàn)用表的電阻檔可以具體判斷引線功能：

（見(jiàn)前圖）

①——②    激勵(lì)電壓輸入端（簡(jiǎn)稱輸入端）

③——④    重量毫伏信號(hào)輸出端（簡(jiǎn)稱輸出端）

測(cè)量引線 測(cè)量數(shù)據(jù) 功能確認(rèn)

①——② 380±5Ω 輸入端

③——④ 350±3Ω 輸出端

①——③ ①——④ 300±3Ω 數(shù)值相等電橋平衡

②——③ ②——④ 300±3Ω 數(shù)值相等電橋平衡

注：若出現(xiàn)不相等的數(shù)據(jù)時(shí)，則表明汽車地磅傳感器已經(jīng)損壞，應(yīng)更換。

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