淺談柱式傳感器
柱式傳感器，是一種測量元件。采用仿真與實驗方法，探討了不同高度柱式應(yīng)變測力傳感器在各種偏心和斜載條件下，電橋直接輸出值的百分比誤差和利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)變數(shù)據(jù)融合后輸出的百分比誤差。
柱式傳感器的基本結(jié)構(gòu)：
在測量過程中重力作用于彈性體上從而產(chǎn)生形變，這一應(yīng)變（正或負(fù)）被黏貼在彈性體上得應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電子信號。傳感器除了包括必不可少的應(yīng)變片和彈性體外，通常還包括保護(hù)應(yīng)變片的外殼，密封元件等。
圖1中顯示了柱式傳感器的彈性體的橫截面。圖1的左圖適用于受壓型負(fù)荷，圖1的右圖通過與其連接的螺紋桿能承受拉伸和壓縮的負(fù)荷。在黏貼應(yīng)變片的地方，柱子的橫截面減小，由此產(chǎn)生足夠大地應(yīng)變，從而獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。
柱式傳感器工作原理：
在測量過程中重力作用于彈性體上從而產(chǎn)生形變，這一應(yīng)變(正或負(fù))被黏貼在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電子信號。傳感器除了包括應(yīng)變片和彈性體外，通常還包括保護(hù)應(yīng)變片的外殼，密封元件等。中空柱狀彈性體存在負(fù)荷加載問題并且具有相對高的滯后誤差，因此實際上常采用圖中的形狀，中空柱被分成多個扇形以減小滯后，負(fù)荷通過固定的板導(dǎo)入。
柱式傳感器應(yīng)用特點：
◆LC409采用高精度電阻應(yīng)變式原理;
◆可滿足 4.9KN-980KN范圍內(nèi)的力測量;
◆不銹鋼材料，密封焊接，防油、防水、耐腐蝕;
◆懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計，壓式承載，安裝使用方便靈活;
◆安全防爆型產(chǎn)品，可用于惡劣環(huán)境及危險性場合;
◆合金鋼/不銹鋼材料;
◆體積小巧，外型美觀;
◆動態(tài)響應(yīng)頻率高;
柱式傳感器的應(yīng)用及可能帶來的些許問題：
柱式測力傳感器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、過載能力比較強(qiáng)、固有頻率高動態(tài)響應(yīng)快、安裝較方便、制造成本低。柱式測力傳感器由于以上的諸多優(yōu)點，目前在汽車衡上使用的比較多。針對柱式測力傳感器的抗側(cè)向和偏載能力較差的問題，一些公司的產(chǎn)品樣本上專門推薦了“不影響計量性能”的偏載角度,其限位采用的是張拉式結(jié)構(gòu)，使得承載器在水平狀態(tài)基本處于不移動狀態(tài)，同時保證又不影響垂直力的作用。而汽車衡的承載器長度比較大，采用的限位裝置是水平狀態(tài)下允許承載器有一定的位移，這樣測力傳感器也可能隨之晃動。
也就是在這種不斷的晃動中，電纜線就不斷被纏繞到測力傳感器上，直至被拉斷。第三個就是偏載分力的問題，為什么使用柱式測力傳感器的汽車衡其段差（即是：偏載誤差）比較大？這里固然與承載器的加工帶來的“邊界條件”影響有關(guān)，但是從理論角度分析，由于熱脹冷縮影響使承載器兩端柱式測力傳感器產(chǎn)生傾斜度大，從而帶來偏載分力，稱量量值越大造成的偏載誤差就越大。同時，這個分力還與測力傳感器的高度有關(guān)，高度大的測力傳感器相對影響量就小一些，高度低的相對影響量就大一些。
柱式傳感器在工業(yè)領(lǐng)域有怎樣的優(yōu)勢及特點？
隨著工業(yè)社會的發(fā)展和大量實踐應(yīng)用的驗證，柱式傳感器受到極大的重視，特別在重型應(yīng)用設(shè)計當(dāng)中有著不可替代的優(yōu)勢。柱式傳感器一般用于鋼包秤、軋制力測量、測試機(jī)及各種大噸位配料稱重控制中。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、過載能力比較強(qiáng)、固有頻率高動態(tài)響應(yīng)快、安裝較方便、制造成本低。
缺點：抗側(cè)向和偏載力較差(雙膜片結(jié)構(gòu)的較好)、固有線性較差、稱重傳感器不易固定易旋轉(zhuǎn)。
柱式稱重傳感器由于以上的諸多優(yōu)點，目前在汽車衡上使用的比較多，但是其缺點也不能回避。針對柱式稱重傳感器的抗側(cè)向和偏載能力較差的問題，一些公司的產(chǎn)品樣本上專門推薦了“不影響計量性能”的偏載角度。
在實際應(yīng)用中，由于承載器都是由多段組成的，可能承載器的變化沒有如此大，但這起碼給設(shè)計者一個參考依據(jù)，對于設(shè)計時應(yīng)該考慮的承載器長度尺寸，不要因為溫度變化，使承載器長度變化超出稱重傳感器裝置單位給出的允許位移量，從而影響產(chǎn)品的計量性能。
還出現(xiàn)一種情況，就是稱重傳感器在使用時會不斷微量旋轉(zhuǎn)，甚至?xí)㈦娎|線拉斷。為什么在汽車衡上安裝的柱式稱重傳感器會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象?在自動軌道衡上使用的歷史比較長了，而安裝現(xiàn)場很少出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象?
這是因為自動軌道衡的承載器一般長度只有3.7m～4m，其限位采用的是張拉式結(jié)構(gòu)，使得承載器在水平狀態(tài)基本處于不移動狀態(tài)，同時保證又不影響垂直力的作用。
而汽車衡的承載器長度比較大，采用的限位裝置是水平狀態(tài)下允許承載器有一定的位移，這樣稱重傳感器也可能隨之晃動。也就是在這種不斷的晃動中，電纜線就不斷被纏繞到稱重傳感器上，直至被拉斷。
第三個就是偏載分力的問題，為什么使用柱式稱重傳感器的汽車衡其段差(即：偏載誤差)比較大?這里固然與承載器的加工帶來的“邊界條件”影響有關(guān)，但是從理論角度分析，由于熱脹冷縮影響使承載器兩端柱式稱重傳感器產(chǎn)生傾斜度大，從而帶來偏載分力，稱量量值越大造成的偏載誤差就越大。同時，這個分力還與稱重傳感器的高度有關(guān)，高度大的稱重傳感器相對影響量就小一些，高度低的相對影響量就大一些。
