淺談應(yīng)變計(jì)稱重傳感器類型
應(yīng)變計(jì)稱重傳感器是一種稱重傳感器,其中應(yīng)變計(jì)組件位于稱重傳感器外殼內(nèi),以將作用在它們上的負(fù)載轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。稱重傳感器上的重量是通過應(yīng)變儀在變形時(shí)引起的電壓波動(dòng)來(lái)測(cè)量的。儀表本身粘合在梁或結(jié)構(gòu)構(gòu)件上,當(dāng)施加重量時(shí)會(huì)變形。現(xiàn)代稱重傳感器內(nèi)部安裝了4個(gè)應(yīng)變計(jì),以提高測(cè)量精度。其中兩個(gè)儀表通常處于拉伸狀態(tài),兩個(gè)處于壓縮狀態(tài),并帶有補(bǔ)償調(diào)整。當(dāng)稱重傳感器上沒有負(fù)載時(shí),每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻將相同。但是,在負(fù)載下,應(yīng)變儀的電阻會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化。使用數(shù)字儀表測(cè)量輸出電壓的變化并將其轉(zhuǎn)換為可讀值。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理:是基于這樣一個(gè)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,使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形,電阻應(yīng)變片變形后,它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小),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)(電壓或電流),從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。
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。電阻應(yīng)變式稱重傳感器,利用電阻應(yīng)變片變形時(shí)其電阻也隨之改變的原理工作。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路和傳輸電纜4部分組成。應(yīng)變計(jì)稱重傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,可分多種類型,同時(shí)每種不同的類型都有使其適用于不同領(lǐng)域的不同應(yīng)用的特性。
最常見的稱重傳感器類型是:
1、單點(diǎn)稱重傳感器——單點(diǎn)稱重傳感器是最常見的稱重傳感器類型,它們通常用于低容量稱重系統(tǒng),包括許多不同類型的秤。它們具有測(cè)量偏心負(fù)載的能力,因此是行業(yè)許多不同方面的流行選擇。
2、S型稱重傳感器——S型稱重傳感器得名于其形狀,有時(shí)也稱為Z型稱重傳感器。它們具有緊湊的設(shè)計(jì),使其適用于空間狹小的應(yīng)用。它們通常用于拉伸和壓縮應(yīng)用。
3、壓縮稱重傳感器——壓縮稱重傳感器是一個(gè)術(shù)語(yǔ),可用于指代大多數(shù)稱重傳感器,這使得它成為最多樣化的類型。它們是緊湊型稱重傳感器,能夠以高精度承載大容量負(fù)載。
4、剪切梁稱重傳感器——剪切梁和彎曲梁稱重傳感器通常具有低剖面,使其適用于較小的空間或空間受限的區(qū)域。它們是非常具有成本效益的稱重傳感器。
5、微型稱重傳感器——微型稱重傳感器的工作方式與普通稱重傳感器相同,但尺寸非常小,有些高度不到1厘米。它們易于組裝并提供高度準(zhǔn)確的讀數(shù)。在此處查看我們的微型稱重傳感器。
6、疲勞額定稱重傳感器——它們由兩個(gè)3毫米到4毫米厚的環(huán)構(gòu)成,使其非常堅(jiān)硬和堅(jiān)固。這減少了金屬疲勞并保證了長(zhǎng)壽命。
7、航空航天稱重傳感器——非常適合航空航天中的各種應(yīng)用,包括設(shè)計(jì)和制造、飛行前測(cè)試和飛行監(jiān)控。
8、板環(huán)式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)具有明確的應(yīng)力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力狀態(tài)穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。目前在傳感器生產(chǎn)中還占著較大的比例,而對(duì)這種結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計(jì)公式目前還不很完善。因這種彈性體的應(yīng)變計(jì)算比較復(fù)雜,通常在設(shè)計(jì)時(shí)把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行估算。特別是對(duì)1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算誤差更大,同時(shí)往往還會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。
應(yīng)變計(jì)稱重傳感器的組成:
敏感元件:
直接感受被測(cè)量(質(zhì)量)并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體,是將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫?電容式稱重傳感器的彈性體將被測(cè)的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?/p>
變換元件:
又稱傳感元件,是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y(cè)量的信號(hào)。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(jì)(或稱電阻應(yīng)變片),將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化;電容式稱重傳感器的電容器,將彈性體的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。有時(shí)某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料,在外載荷的作用下,在發(fā)生變形的同時(shí)輸出電量。
測(cè)量元件:
將變換元件的輸出變換為電信號(hào),為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路,壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。
輔助電源:
為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此,作為一個(gè)產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求,但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器,如磁電式速度傳感器,由于他輸出的能量較大,故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。
稱重傳感器的應(yīng)用范圍及使用環(huán)境:
稱重傳感器形式的選擇主要取決于測(cè)力的類型和安裝空間,保證安裝合適,測(cè)力安全可靠,另一方面要考慮廠商的建議,對(duì)于傳感器生產(chǎn)廠家來(lái)講,它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等,譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等,鋼式懸臂梁傳感器適用于電子皮帶秤、分選秤等,鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡等,柱式傳感器適用于汽車衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。
稱重傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安裝過載報(bào)警、材料試驗(yàn)機(jī)等領(lǐng)域,如汽車、醫(yī)療、機(jī)器人、電子、機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備等,例如:按鍵手感度測(cè)試儀,冷熱壓機(jī)壓力檢測(cè),機(jī)器人手抓力等安裝空間小的力值檢測(cè)領(lǐng)域。
稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的信號(hào)輸出裝置,用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境,這點(diǎn)對(duì)于正確選用傳感器至關(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。
一般情況下,高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料融化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題,粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響,在腐蝕性較高的環(huán)境下會(huì)造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象,電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出會(huì)產(chǎn)生干擾,相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對(duì)應(yīng)的傳感器才能滿足必要的稱重要求。