简单解析称重传感器
称重传感器的基本知识:
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。用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,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。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国标有质的差异。主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式。
旧国标将应用对象和使用环境条件完全不同的“称重”和“测力”两种传感器合二为一来考虑,对试验和评价方法未给予区分。旧国标共有21项指标,均在常温下进行试验;并用非线性、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6项指标中的最大误差,来确定称重传感器准确度等级,分别用0.02、0.03、0.05表示。
衡器上使用的一种力传感器。它能将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。
考虑到不同使用地点的重力加速度和空气浮力对转换的影响,称重传感器的性能指标主要有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。在各种衡器和质量计量系统中,通常用综合误差带来综合控制传感器准确度,并将综合误差带与衡器误差带联系起来,以便选用对应于某一准确度衡器的称重传感器。
国际法制计量组织(OIML)规定,传感器的误差带δ占衡器误差带Δ的70%,称重传感器的线性误差、滞后误差以及在规定温度范围内由于温度对灵敏度的影响所引起的误差等的总和不能超过误差带δ。这就允许制造厂对构成计量总误差的各个分量进行调整,从而获得期望的准确度。
称重传感器的优势:
称重传感器通常用于重量测量,是我们日常生活的一个组成部分。其随处可见,例如在超市柜台或在高速公路上。当然,您通常不能立即发现,因为它们通常隐藏在设备中。
称重传感器由带有应变片的弹性体组成。弹性体通常由钢或铝制成,非常结实,具有非常小的弹性变形。正如名词“弹性体”所言,钢或铝在负载下产生一定量的变形,但随后会返回到初始位置,弹性地响应每次负载。这些极小的变化可以通过应变片获得。应变片的变形由电子仪器解释以确定重量。
要了解最后一点,我们需要更详细地解释应变片:它们是电导体,以蜿蜒的方式牢固地附着在基底上。当基底被拉动时,它和电导体就会一起变长。当其收缩时,将变短。这将导致电导体中的电阻产生变化。
应变片牢固地被固定到到弹性体上,因此它经历相同的变形。对于称重传感器来说,这些应变片被布置在惠斯通电桥中(如下图)。这意味着四个应变片连接,组成一个桥路,并且被测量力的方向与测量栅丝相应对齐。
如果一个物体放置在称重传感器上或悬挂在其上,则可以确定物体的重量。称重传感器的预期负载总是沿着地心的方向,即重力方向。也就是只能获得载荷重力方向的力分量。而力传感器不是这样,尽管设计类似。力传感器可以获取所有方向上发生的载荷。与地球引力的方向和安装方式无关。
称重传感器的缺点:
称重传感器并不是完美无缺的,它也存在着无法克服的缺点。
1:输出特性非线性
电容式称重传感器的输出特性是非线性的,虽采用差分型来改善,但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时,输出特性才呈线性。否则边缘效应所产生的附加电容量将于传感器电容器直接叠加,使输出特性非线性。
2:寄生电容影响大
电容式称重传感器的初始电容量小,而连接传感器和电子线路的引线电容、电子线路的杂散电容以及传感器内板极与周围导体构成的电容等所谓寄生电容缺较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容常常是随机变化的,将使仪器工作很不稳定,影响测量精度。
3:输出阻抗高,负载能力差
电容式称重传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制不易做得很大,一般为几十到几百微法,甚至只有几个微法。因此,电容式称重传感器的输出阻抗高,因而负载能力差,易受外界干扰影响产生不稳定现象,严重时甚至无法工作。