淺談稱重傳感器安全系數(shù)的選擇
稱重傳感器的工作原理解析：
稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評(píng)價(jià)方法上，新舊國(guó)標(biāo)有質(zhì)的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。
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)變式使用最廣。
稱重傳感器原理：
彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）同時(shí)產(chǎn)生變形。電阻應(yīng)變片變形后，其阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。
由此可見(jiàn)，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。
1：電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械地分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上。電阻應(yīng)變片的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)k。當(dāng)其兩端受f力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說(shuō)產(chǎn)生變形。伸長(zhǎng)時(shí)，其橫截面積則縮小，截面圓半徑則減少。電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間成比例的關(guān)系。
需要說(shuō)明的是：靈敏度系數(shù)k是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，與應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無(wú)關(guān)。不同的材料的k值一般在1.7—3.6之間。其次k值是一個(gè)無(wú)因次量，沒(méi)有量綱。
在材料力學(xué)中δl/l稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來(lái)表示彈性往往顯得太大，很不方便，常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作με。
2：彈性體
彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。其功能有兩個(gè)，首先承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，提供一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想地完成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。
3：檢測(cè)電路
檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成為電壓輸出。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便地解決稱重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。
稱重傳感器安全系數(shù)的選擇：
安全系數(shù)的確定必須注意承載器的自重、最大秤量、稱重傳感器的靈敏度和過(guò)載能力等指標(biāo)。
①承載器的自重值
這個(gè)值是計(jì)算稱重傳感器最大秤量的依據(jù)之量范一。對(duì)于一般衡器來(lái)講,在計(jì)算稱重傳感器最大秤的量值時(shí)可以不考慮承載器的自重值,因?yàn)槠渲徽己馄骺傒敵鲂盘?hào)量的一小部分,平均到每只稱重傳感器上就更少了例如,一臺(tái)80噸靜態(tài)電子汽車衡,當(dāng)其承載器尺寸為18mx3.4m時(shí),自重為18噸,設(shè)計(jì)用8只最大秤量為30噸稱重傳感器時(shí),負(fù)載量最大的稱重傳感器也只有3噸自重,而滿載時(shí)當(dāng)均布載荷,負(fù)載量最大的稱重傳感器要負(fù)擔(dān)15.5噸的載重量。
但是,對(duì)于有一些特殊衡器,在計(jì)算稱重傳感器量程值時(shí)就不得不考慮承載器的自重值,因?yàn)檫@些傳感衡器是將一套設(shè)備放在稱重傳感器上的,而設(shè)備中物料的重量只占總輸出信號(hào)量的一小部分。例如，一臺(tái)輥道秤,輥道部分自重有20噸左右,而被稱鋼坯量只有3噸左右。
②沖擊載荷
在一些自動(dòng)衡器和專用衡器設(shè)計(jì)時(shí),在選擇稱重傳感器時(shí)必須注意在稱量過(guò)程中,被稱車輛或物料對(duì)承載器的沖擊作用力。有的沖擊量不大,但時(shí)間較長(zhǎng),例如,動(dòng)態(tài)電子軌道衡對(duì)列50節(jié)車輛進(jìn)行計(jì)量時(shí),就有100個(gè)轉(zhuǎn)向架斷續(xù)通過(guò)承載器;有的沖擊頻次不高,但偶然發(fā)生一次就比較大,例如,鋼鐵廠中使用的鋼材秤。應(yīng)在設(shè)計(jì)衡器結(jié)構(gòu)時(shí)針對(duì)不同情況,采用不同的方法以減小沖擊所帶來(lái)的危害。
③稱重傳感器的靈敏度
目前常用的稱重傳感器當(dāng)中,柱式結(jié)構(gòu)的靈敏度通常為lmV/V,橋式結(jié)構(gòu)、懸臂梁結(jié)構(gòu)、平行梁結(jié)構(gòu)的靈敏度通常為2mV/V,另有小部分懸臂梁結(jié)構(gòu)、S型的靈敏度為3mV/V。在選用時(shí)必須注意到，靈敏度為1mV/V的稱重傳感器其安全過(guò)載能力一般是最大秤量的200%,極限過(guò)載能力般大于最大秤量的500%；靈敏度為2mV/V的稱重傳感器其安全過(guò)載能力一般是最大程量的150%,極限過(guò)載能力一般大于最大秤量的300%。
