地磅傳感器理論知識基礎

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稱重傳感器

1. 什么是稱重傳感器？

稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉換成電量信號的轉換裝置。

2. 稱重傳感器的測量原理是什么？

稱重傳感器采用金屬電阻應變計組成測量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應變而變化的效應而制成的（應變，就是尺寸的變化）。

3. 稱重傳感器的構造原理？

金屬電阻具有阻礙電流流動的性質，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來講，越是細長，其電阻值就越大。當金屬電阻絲受外力作用而伸縮時，其電阻值就會在某一范圍內增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測物體上，而且這種絲或膜又很細或很薄，粘貼又十分完善，那么，當被測物體受外力而伸縮時，金屬電阻絲（膜）也會按比例伸縮，其阻值也會相應變化。地磅秤稱重傳感器就是將金屬電阻應變計粘貼在金屬稱重梁上進行測量重量信號的。

4. 稱重傳感器的外形構造與測重形式？

稱重傳感器的外形構造隨被測對象的不同，其外形構造也會不同。

A．比較常見的稱重傳感器的外形構造：

柱式；S型；輪輻式；環式；碟式；箱形等。

B．測重形式：

正應力測量（柱型、單點式等），剪應力測量（雙剪切梁式、部分S型、輪輻式等）

又可分為壓式（柱式、碟式等）、拉式（部分S型傳感器、環式傳感器）、拉壓兩用（部分柱式、輪輻式、S型等）

C．彈性元件內部應變梁的結構形式：

平行梁、剪切梁等

D．不同結構形式的傳感器的應用對象：

柱式——大噸位汽車衡、輪道衡、料斗秤、料罐秤，試驗機，力值監控與測量等；

S型——用于料斗秤、料罐秤、包裝機，材料試驗機等；

雙剪切梁式——汽車衡、軌道衡等；

單點式——天平、計價秤、計數秤、平臺秤，工業現場重量控制及測量；

5. 稱重傳感器的電路組成？

稱重傳感器進行測量時，我們需要知道的是應變計受到載荷時的電阻變化。通常采用應變計組成橋式電路（惠斯登電橋），將應變計引起的電阻變化轉換成電壓變化來進行測量的。

設：電橋的輸入激勵電壓為Ei，則電橋的輸出電壓△E0為：△E0=Ei×[（R1R3-R2R4）/（R1+R2）（R3+R4）]                                       

   令電橋的初始條件為   R1=R2=R3=R4，則△E0=0。

   設電阻值R1的應變計受應變作用后的電阻變化為R+△R，則電橋的輸出電壓△E0為：△E0=Ei[△R/（4R+2△R）]≌（△R/4R）Ei      （R＞＞△R）

由于△R=R×K0×ε，所以△E0=（Ei×K0×ε）/4

例如，設K0=2，ε=1000×0.000001,  Ei=1V

則:    △E0=（1×2×1000×0.000001）/4=0.5mV

  式中    K0=系數（一般為2）

          ε=應變系數（一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當于10~40Kgf/mm2。）

          Ei=輸入的激勵電壓

為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設計成4枚應變計都受力作用的形式（4個工作片）。

此時   △E0=0.5mV×4=2 mV

6.傳感器的輸出靈敏度的表示方法？

傳感器響應（輸出）的變化對相應的激勵（施加的載荷）變化的比。傳感器的輸出靈敏度采用額定載荷狀態電橋的輸出電壓與輸入激勵電壓之比值（mV/V）來表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。

7. 為什么傳感器內部要加補償電路？

稱重傳感器在制造過程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應變計電路中附加對零點和靈敏度的溫度補償。即除了應變計外，其中還增加了各種補償電阻。

零點補償的目的是盡量減小電橋零點隨溫度的變化，因此，除應變計本身的溫度自補償外，又加入了電阻溫度系數和電橋中應變計的溫度系數不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強補償作用。

靈敏度補償的目的是減小輸出電壓隨溫度的變化，即補償彈性體的彈性系數和應變計的靈敏度系數隨溫度的變化。因此，對電橋中串接了兩個與電橋溫度補償作用相同的電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數調整到規定的數值。

8. 稱重傳感器的參數指標（中英文對照）

Model: STC-100Kg （型號規格）

Cap: 100Kg （量程范圍）

Date: 2007-05-28 （生產日期）

S/N: 123456 （出廠編號）

FSO: 2.9981 mV/V （靈敏度）

Recommended Excitation: 10V AC/DC （推薦激勵電壓）

Maximum Excitation: 15V AC/DC （zui大激勵電壓）

Output at Rated Load: 2.9981 mV/V （額定負荷輸出）

Non Linearity: <0.020% （非線性）

Hysteresis: <0.020% （滯后）

Creep（30 minutes）: 0.029% （30分鐘蠕變）

Non Repeatability: <0.01% （重復性）

Zero Retum （30 minutes）: 0.030% （30分鐘零點漂移）

Temp. Effect/℃ on Span: <0.015% （溫度變化1℃對量程的影響）

Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% （溫度變化1℃對零點的影響）

Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ （溫度補償范圍）

Operating Temp.  Range: -20 to 60℃ （工作溫度范圍）

Zero Balanc : ±1% （零點平衡）

Input Resistance: 380±5Ω （輸入阻抗）

Output Resistance: 350±3Ω （輸出阻抗）

Insulation Resistance（50VDC）:     >5000MΩ （絕緣電阻）

Safe Overload: 150% （安全過載）

Ultimate Overload: 300% （極限過載）

9. 稱重傳感器引線功能的具體判斷方法

由于不同生產廠家的傳感器引線的顏色不同，所以不能以具體顏色來判斷引線功能。

使用萬用表的電阻檔可以具體判斷引線功能：

（見前圖）

①——②    激勵電壓輸入端（簡稱輸入端）

③——④    重量毫伏信號輸出端（簡稱輸出端）

測量引線 測量數據 功能確認

①——② 380±5Ω 輸入端

③——④ 350±3Ω 輸出端

①——③ ①——④ 300±3Ω 數值相等電橋平衡

②——③ ②——④ 300±3Ω 數值相等電橋平衡

注：若出現不相等的數據時，則表明汽車地磅傳感器已經損壞，應更換。

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