重量感應(yīng)器分類和優(yōu)缺點(diǎn)
稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式,、液壓式,、電磁力式,、電容式、磁極變形式,、振動(dòng)式,、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類,,以電阻應(yīng)變式使用zui廣,。
光電式
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(hào)(圖2),。光柵有兩塊,,一為固定光柵,另一為裝在表盤軸上的移動(dòng)光柵,。加在承重臺(tái)上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn),,帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng),使莫爾條紋也隨之移動(dòng),。利用光電管,、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表,即可計(jì)算出移過的莫爾條紋數(shù)量,,測出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小,,從而確定和讀出被測物質(zhì)量。
碼盤式傳感器(圖3)的碼盤(符號(hào)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(tái)上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí),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(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),然后由電路進(jìn)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(jī)電結(jié)合秤上。
液壓式
在受被測物重力P作用時(shí),,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,。
電容式
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(圖6 ),。極板有兩塊,一塊固定不動(dòng),,另一塊可移動(dòng),。在承重臺(tái)加載被測物時(shí),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(tái)上被測物的質(zhì)量,。電容式傳感器耗電量少,,造價(jià)低,準(zhǔn)確度為1/200~1/500,。
主要優(yōu)點(diǎn)
電阻,、電感和電容是電子技術(shù)中的三大類無源元件,電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的傳感器,,它實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器,。
電容式傳感器具有下列優(yōu)點(diǎn):
(1)高阻抗,小功率,,僅需很低的輸入能量,。
(2)可獲得較大的變化量,從而具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性,。
(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,,工作頻率可達(dá)幾兆赫,稠b接觸測量,,被測物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可,。
(4)結(jié)構(gòu)簡單.適應(yīng)性強(qiáng),可在高低溫,、強(qiáng)輻射等惡劣的環(huán)境下工作,,應(yīng)用較廣。
隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,,電容式傳感器所存在的易受干擾和易受分布電容影響等缺點(diǎn)不斷得以克服,,而且還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器:因此它在非電量測量和自動(dòng)檢測中得到廣泛應(yīng)用,可測量壓力、位移,、轉(zhuǎn)速,、加速度、A度,、厚度,、液位、濕度,、振動(dòng),、成分含量等參數(shù)。電容式傳感器有著很好的發(fā)展前景,。
主要缺點(diǎn)
缺點(diǎn)一:輸出阻抗高,,負(fù)載能力差
缺點(diǎn)二:輸出特性非線性
缺點(diǎn)三:寄生電容影響大
電磁力式
它利用承重臺(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測物時(shí),,杠桿的一端向上傾斜,;光電件檢測出傾斜度信號(hào),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(duì)產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)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(dá)1/2000~1/60000,,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間,。
磁極變形式
鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),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(jí)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(jìn)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(dòng)式
彈性元件受力后,其固有振動(dòng)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(jìn)而求出其質(zhì)量,。振動(dòng)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(tái)上加有被測物時(shí),,V形弦絲的交點(diǎn)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(dá)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(jià)高,。
音叉式傳感器的彈性元件是音叉,。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(tái)上加有被測物時(shí),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(jìn)而求出重物質(zhì)量,。音叉式傳感器耗電量小,計(jì)量準(zhǔn)確度高達(dá)1/10000~1/200000,,稱量范圍為500g~10kg,。
陀螺儀式
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(dòng)。外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)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(shí)保持水平狀態(tài)。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時(shí),,產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(dòng)(進(jìn)動(dòng)),。進(jìn)動(dòng)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(jìn)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(shí)間快(5秒),無滯后現(xiàn)象,,溫度特性好(3ppm),, 振動(dòng)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(jì)量準(zhǔn)確度(1/30000~1/60000),。
電阻應(yīng)變式
利用電阻應(yīng)變片變形時(shí)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。
板環(huán)式
板環(huán)式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)具有明確的應(yīng)力流線分布,、輸出靈敏度高,、彈性體為一整體、結(jié)構(gòu)簡單,、受力狀態(tài)穩(wěn)定,、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。目前在傳感器生產(chǎn)中還占著較大的比例,而對(duì)這種結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計(jì)公式目前還不很完善,。因這種彈性體的應(yīng)變計(jì)算比較復(fù)雜,通常在設(shè)計(jì)時(shí)把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行估算,。特別是對(duì)1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算誤差更大,同時(shí)往往還會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。
板環(huán)式稱重傳感器用途與特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊,、防護(hù)性能好,。精度高、長期穩(wěn)定性好,。適用于吊鉤秤,、機(jī)電結(jié)合秤及其它力值的測
數(shù)字式
1.定義
數(shù)字稱重傳感器是一種能將重力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力-電轉(zhuǎn)換裝置,它主要是指集電阻應(yīng)變式稱重傳感器,、電子放大器(英文簡稱AMC),、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)(英文簡稱ADC)、微處理器(簡稱MCU)于一體的新型傳感器,。
2.特點(diǎn)和應(yīng)用
數(shù)字稱重傳感器和數(shù)字計(jì)量儀表技術(shù)的發(fā)展已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵,,其以調(diào)試簡便、適應(yīng)現(xiàn)場能力強(qiáng)等優(yōu)勢正在該領(lǐng)域嶄露頭角,。
3.S型定義
S型稱重傳感器如圖所示是傳感器中zui為常見的一種傳感器,主要用于測固體間的拉力和壓力,,通用也人們也稱之為拉壓力傳感器,因?yàn)樗耐庑蜗馭形狀,,所以習(xí)慣上也稱S型稱重傳感器,,此傳感器采用合金鋼材質(zhì),膠密封防護(hù)處理,,安裝容易,,使用方便,,適用于吊秤,配料秤,,機(jī)改秤等電子測力稱重系統(tǒng),。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,,目的在于傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任,。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。