浅析称重传感器温度特性产生
什么是称重传感器:
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。用传感器茵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。
传统概念上,负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称,用单项参数评价它的计量特性。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,来确定称宁波辰邦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。
称重传感器通常由一个弹簧元件组成,其上放置了一个应变仪,弹簧元件通常由钢或铝制成。这意味着它很强,但弹性很小。顾名思义,“弹簧元件”表示钢在载荷作用下会发生轻微变形,但随后会回到初始位置,对每一个载荷都是有弹性的。这些微小的变化都可以通过应变仪获得,应变仪的变形由分析电子设备解释以确定重量。那么该如何选择称重传感器呢?
1.容量:除了要测量的实测载荷外,还应考虑初始载荷、冲击系数和载荷偏心系数。因此,所选称重传感器的容量应至少比待测负载高10%。
2.动态范围:在电子称重系统的实际应用中,经常会同时使用多个传感器,因此传感器一般设计在额定负载的80%~85%左右工作,这样就留出了安全裕度,保证了其使用精度。如果您选择非常高容量的传感器,您可能无法非常准确地测量非常小的负载。根据经验,待测负载应为额定容量的10%至90%。
3.形状:宁波辰邦称重传感器的形状主要取决于其应用和安装安排。例如,S型适用于两端受力的应用,而膜片型适用于仅一端受力的应用。
4.宁波辰邦传感器密封状态的选择:使用环境比较恶劣,经常需要选择密封的传感器,保护传感器不受外界环境的影响。引用电子称重传感器,如湿度、灰尘、腐蚀性气体等,这样就可以保证测量的准确性和稳定性。
此外,还应注意其他规格,如额定输出、温度范围、误差和保护等级;
称重传感器对环境温度的要求:
宁波辰邦称重传感器只能置于允许的温度下,如这种温度条件不能保证,则称重传感器应至于绝热中或必要时使用暖气或冷气设备。在丽景称重传感器的技术参数表中列出了额定和使用温度范围,在额定温度范围内,不应超过在技术参数表中列出的单个或累计误差。用温度范围定义了称重传感器由测量功能且不会被损坏的温度限界,即有些误差可能超过技术参数表中的数据。存储温度范围也标志在技术参数表中。
正如所描述的,称重传感器对零点和灵敏度有温度补偿(通常在-10~+40℃)。这些补偿在温度梯度较高时(>5K/h),及在单方面热辐射时(空间温度梯度)对称重传感器失去作用,原因是称重传感器内部非均匀温度场下的材料应变的不均匀。由此形成的测量误差在最不利条件下可超过10%。
尽管对材料采用了各种处理,弹性体的杨氏模量还是随温度而变的。由此说明了,欲达称重传感器高精密度这一目的,必须调整互相影响的各个因素。对露天设备而言,会出现容器单侧受太阳照射。即使室内设备也有可能出现单侧热辐射。
热膨胀会产生容器水平方向的变化。它对多于一个称重传感器安装的衡器会在负荷导入点处出现显著的侧向力。若容器水平方向的变化。它对多于一个称重传感器安装的衡器会在负荷导入点处出现显著的侧向力。若容器形变导致导杆构件和装卸接口处的大的应力,则会产生严重的测量误差,甚至出现称重传感器的永久损坏。
多数情况下容器的支承腿是由普通钢材制成的,温度的变化引起附件的材料应变,对这种影响的补偿够会引起测量误差。它在后继的电路里仅仅能有限地得以校准。由温度影响或不同负荷形态(容器中非均匀质量分布)引起的测量误差,通常仅仅是容器所有支承腿都安装传感器的形式的衡器的一种可能情况。
称重传感器温度特性产生原因:
称重传感器零点温度系数和灵敏度温度系数产生的主要原因是不相同的。以下分别给予说明。
1:零点温度系数产生的主要原因
我们知道制作传感器时,我们要把一片片的应变片粘贴到弹性体上去,应变片一般总有基底和丝栅两部分组成,粘贴时要用到粘贴胶。我们也知道,天下大多数物质有热胀冷缩的特性,即受热时膨胀,冷却时收缩。前面我们提到的应变片丝栅,应变片基底,贴片胶胶层,弹性体他们都具有此特性,而且他们伸缩的大小还不一样;另一方面,应变片丝栅是一种电阻材料制成的,它的材料电阻率也会随着温度的变化而变化。当它们组合在一起时,在温度场中时,最终表现为应变片阻值的变化;又由于应变计制作及传感器制作中大量的人力手工劳作,就使得同一传感器上的各应变片表现出各各不同的阻值变化,后经检测电路把它们汇总成一个零点输出(Z.0),很容易想象,此时的零点输出就变成了温度的函数了,它随着温度的变化而不断变化着。
2:灵敏度温度系数产生的主要原因
前面我们已经提到过,制作称重传感器时,我们要把应变片贴到弹性体上去。
应变片有一个重要参数,即应变片的灵敏系数K,它描述的是丝栅长度方向发生应变时,它本身电阻值的相对变化率。研究证明,应变片的灵敏系数是随着环境温度的变化而变化的,也就是说,一片应变片在不同的温度下,尽管它感受的应变时一样的,但它产生的电阻变化大小却不一样。
此外,我们知道,宁波辰邦传感器的弹性体一般是由金属材料制成的,而金属材料有一个重要参数,是它的弹性模量E(也称杨氏模量),它是描述金属材料受力后,产生变形的大小的一个参数。研究证明了,弹性模量受温度的影响后变化,一般是随温度的升高而变小。这就使得传感器在所受外力未变的情况下,随环境温度的升高而产生更大的变形,它和应变计灵敏系数的变化结合在一起,使得传感器的输出会增加。这种增加就意味着,传感器的灵敏度随着环境温度的升高而变大了。这就是所谓的称重传感器的灵敏度温度系数。