浅谈应变计称重传感器类型
应变计称重传感器是一种称重传感器,其中应变计组件位于称重传感器外壳内,以将作用在它们上的负载转换为电信号。称重传感器上的重量是通过应变仪在变形时引起的电压波动来测量的。仪表本身粘合在梁或结构构件上,当施加重量时会变形。现代称重传感器内部安装了4个应变计,以提高测量精度。其中两个仪表通常处于拉伸状态,两个处于压缩状态,并带有补偿调整。当称重传感器上没有负载时,每个应变计的电阻将相同。但是,在负载下,应变仪的电阻会发生变化,从而导致输出电压发生变化。使用数字仪表测量输出电压的变化并将其转换为可读值。
电阻应变式称重传感器原理:是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在它表面的电阻应变片(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(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类,以电阻应变式使用最广。电阻应变式称重传感器,利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。应变计称重传感器根据结构不同,可分多种类型,同时每种不同的类型都有使其适用于不同领域的不同应用的特性。
最常见的称重传感器类型是:
1、单点称重传感器——单点称重传感器是最常见的称重传感器类型,它们通常用于低容量称重系统,包括许多不同类型的秤。它们具有测量偏心负载的能力,因此是行业许多不同方面的流行选择。
2、S型称重传感器——S型称重传感器得名于其形状,有时也称为Z型称重传感器。它们具有紧凑的设计,使其适用于空间狭小的应用。它们通常用于拉伸和压缩应用。
3、压缩称重传感器——压缩称重传感器是一个术语,可用于指代大多数称重传感器,这使得它成为最多样化的类型。它们是紧凑型称重传感器,能够以高精度承载大容量负载。
4、剪切梁称重传感器——剪切梁和弯曲梁称重传感器通常具有低剖面,使其适用于较小的空间或空间受限的区域。它们是非常具有成本效益的称重传感器。
5、微型称重传感器——微型称重传感器的工作方式与普通称重传感器相同,但尺寸非常小,有些高度不到1厘米。它们易于组装并提供高度准确的读数。在此处查看我们的微型称重传感器。
6、疲劳额定称重传感器——它们由两个3毫米到4毫米厚的环构成,使其非常坚硬和坚固。这减少了金属疲劳并保证了长寿命。
7、航空航天称重传感器——非常适合航空航天中的各种应用,包括设计和制造、飞行前测试和飞行监控。
8、板环式称重传感器的结构具有明确的应力流线分布、输出灵敏度高、弹性体为一整体、结构简单、受力状态稳定、易于加工等优点。目前在传感器生产中还占着较大的比例,而对这种结构传感器的设计公式目前还不很完善。因这种弹性体的应变计算比较复杂,通常在设计时把它看作为圆环式弹性体进行估算。特别是对1t及以下量程的板环式传感器设计计算误差更大,同时往往还会出现较大的非线性误差。
应变计称重传感器的组成:
敏感元件:
直接感受被测量(质量)并输出与被测量有确定关系的其他量的元件。如电阻应变式称重传感器的弹性体,是将被测物体的质量转变为形变;电容式称重传感器的弹性体将被测的质量转变为位移。
变换元件:
又称传感元件,是将敏感元件的输出转变为便于测量的信号。如电阻应变式称重传感器的电阻应变计(或称电阻应变片),将弹性体的形变转换为电阻量的变化;电容式称重传感器的电容器,将弹性体的位移转变为电容量的变化。有时某些元件兼有敏感元件和变换元件两者的职能。如电压式称重传感器的压电材料,在外载荷的作用下,在发生变形的同时输出电量。
测量元件:
将变换元件的输出变换为电信号,为进一步传输、处理、显示、记录或控制提供方便。如电阻应变式称重传感器中的电桥电路,压电式称重传感器的电荷前置放大器。
辅助电源:
为传感器的电信号输出提供能量。一般称重传感器均需外链电源才能工作。因此,作为一个产品必须标明供电的要求,但不作为称重传感器的组成部分。有些传感器,如磁电式速度传感器,由于他输出的能量较大,故不需要辅助电源也能正常工作。所以并非所有传感器都要有辅助电源。
称重传感器的应用范围及使用环境:
称重传感器形式的选择主要取决于测力的类型和安装空间,保证安装合适,测力安全可靠,另一方面要考虑厂商的建议,对于传感器生产厂家来讲,它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等,譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等,钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等,钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等,柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安装过载报警、材料试验机等领域,如汽车、医疗、机器人、电子、机械设备、自动化设备等,例如:按键手感度测试仪,冷热压机压力检测,机器人手抓力等安装空间小的力值检测领域。
称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的信号输出装置,用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对于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。
一般情况下,高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题,粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响,在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象,电磁场对传感器输出会产生干扰,相应的环境因素下我们必须选择对应的传感器才能满足必要的称重要求。