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称重传感器的基本知识
作者:管理员    发布于:2012-03-15 20:15:20    文字:【】【】【

一、称重传感器的基本知识

1. 定义:GB/T7551-1997《称重传感器》

考虑到使用地点的重力加速度(g)和空气浮力(f)的影响后,通过把其中一种被测量(质量)转换成另外一种被测量(输出)来测量质量的力传感器。

被测量(质量) 称重传感器 输出

2. 组成

敏感元件+传感元件+测量电路

其中:敏感元件——电阻应变计; 传感元件——弹性体; 测量电路——惠斯通电桥

二、电阻应变计工作原理

以金属材料为转换元件的电阻应变计,其转换原理是基于金属电阻丝的电阻——应变效应。

所谓应变效应是指金属导体(电阻丝)的电阻值随变形(伸长或缩短)而发生改变的一种物理现象。如下图所示:

1. 受力前(F=0)电阻值

R=ρ*L/S (1)

式中R——金属丝的电阻(Ω); ρ——金属丝的电阻率(Ω*M);

L——金属丝的长度(m); S——金属丝的横截面积(m2)(πD2/4)

D——金属丝的直径(m)

2. 受力后(F>0)电阻变化值

⊿R=R*Kε (2)

式中⊿R——电阻变化量; R——原始电阻值;

K——应变计的灵敏系数; ε——轴向应变

结论:金属丝拉伸,电阻值增加;

金属丝压缩,电阻值减小

3. 几种常见的电阻应变计外形

4. 电阻应变计的组成部分

5. 我公司常用应变计的阻值(Ω)

350;700;1000

三、称重传感器的工作原理

1. 两个典型的力学模型

当F>0时,R1、R3被拉伸,阻值增大;R2、R4被压缩,阻值减小。

2. 惠斯顿电桥

在应变计的电测技术中,应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点,因此能很好地满足应变测量的要求。

电桥根据电源的性质分直流电桥和交流电桥两种,当Ui为直流时该电桥为直流电桥。电桥电路如上图所示,它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。

1) 直流电桥的电压输出

根据分压原理,从D-A-C半桥来看,从D经A到C的电压降为Ui,通过R1、R2的电流

I1=Ui/(R1+R2) (1)

R2上的电压降为I1R2,代入(1)得

UAC=Ui*R2/(R1+R2) (2)

同样,D-B-C半桥的电压降也是Ui,R3上的电压降为:

UBC=Ui*R3/(R3+R4) (3)

则输出电压UO是UBC与UAC之间的差,即

R1R3-R2R4

UO=UBC-UAC= Ui (4)

(R1+R2)(R3+R4)

由(4)可知,当桥臂电阻满足如下条件时,即

R1R3=R2R4 (5)

电桥的输出电压UO=0,电桥处于平衡状态。

为了保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡(置零),这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。

2) 按上述力学模型解释:

当F=0时,R1R3=R2R4;U0=0;

当F>0时,R1、R3增加,R2、R4减小,U0>0。

若欲得到与上述电信号相反的结果时,只需将A与C(或B与D)之间的电源正、负极互换即可。

3) 当桥臂电阻的阻值发生变化时,电桥的输出电压也随着发生变化,当⊿R<<R时,其输出电压与电阻变化率⊿R/R(或应变ε)成线性关系。
 
 
我们在选择称重传感器时,传感器的说明书会有很多参数向我们说明这种传感器的性能指,其中的抗干扰的,受温度漂移影响的。还有精度的。 
其中有一个参数叫灵敏度,它一般是向如下这么标注的: 

灵敏度 2±0.002(mv/v) 

这个灵敏度是什么意思呢?这是传器的一个重要性能指标,当然其它指标也很重要,但在我们选择传感器要使用时,这个指标会直接影响到使用。其实它的意思是,传感器在受到额定的拉力(如果满量程是200KG的,它的额定拉力就是200KG)做用下,在激励电压(也叫供桥电压,输入电压)是1v的情况下,它的两个输出端会有2mv的压力变化。当然实际工作时激励电压会大于1v,一般为10v到12v。如果一个200KG的传感器,它的灵敏度是2±0.002(mv/v),它的激励电压是10v,那么在200KG拉力作用下,输出端的压力变化就是2*10=20mv。我们在选择传感器的时候,往往是三个或四个同时并联使用的,必须要求每个传感器的灵敏度要相同才能同时使用。如果不相同的会使整个秤不准,把一个东西放在同一个秤的不同地方会显示不同的重量。如果在更换损坏的传感器时,也要找到灵敏度和量程相同的传感器,其它的指标可以忽略,只要这两项指标相同,就是不同厂家的传感器放在一起用也可以

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