稱重傳感器按變換原理分為電磁力式、光電式、液壓式、電容式、磁極變辦法、振蕩式、陀螺典禮、電陰應(yīng)變式等8類傳感器，以電阻應(yīng)變式運(yùn)用最廣。在稱重傳感器首要技術(shù)方針的基本概念和評(píng)估辦法上，新舊國(guó)標(biāo)有質(zhì)的區(qū)別。這篇文章介紹稱重傳感器的作業(yè)原理和運(yùn)用注意事項(xiàng)等常識(shí)。

      電阻應(yīng)變式稱重傳感器是根據(jù)這么一個(gè)原理：彈性體(彈性元件，活絡(luò)梁)在外力作用下發(fā)作彈性變形，使張貼在他外表的電阻應(yīng)變片(變換元件)也伴隨發(fā)作變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)作改變(增大或減小)，再經(jīng)相應(yīng)的丈量電路把這一電阻改變變換為電信號(hào)(電壓或電流)，然后完成了將外力變換為電信號(hào)的進(jìn)程。

      由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢查電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不行缺少的幾個(gè)首要有些。下面就這三方面扼要論說(shuō)稱重傳感器作業(yè)原理。

稱重傳感器原理

一、傳感器電阻應(yīng)變片

電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的散布在一塊有機(jī)資料制成的基底上，即變成一片應(yīng)變片。他的一個(gè)主要參數(shù)是活絡(luò)系數(shù)K。咱們來(lái)介紹一下它的意義。

設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種資料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R：

R = ρL/S(Ω) (2—1)

當(dāng)他的兩頭受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也即是說(shuō)發(fā)作變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑削減Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作Δρ。

對(duì)式(2--1)求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。咱們有：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 (2—2)

用式(2--1)去掉式(2--2)得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S (2—3)

別的，咱們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

ΔS/S = 2Δr/r (2—4)

從資料力學(xué)咱們知道

Δr/r = -μΔL/L (2—5)

其間，負(fù)號(hào)表明伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表明資料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式(2—4)(2—5)代入(2--3)，有 　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L = K *ΔL/L (2--6)

其間

K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)

式(2--6))闡明晰電阻應(yīng)變片的電阻改變率(電阻相對(duì)改變)和電阻絲伸長(zhǎng)率(長(zhǎng)度相對(duì)改變)之間的聯(lián)系。

需求闡明的是：活絡(luò)度系數(shù)K值的巨細(xì)是由制造金屬電阻絲資料的性質(zhì)決議的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺度巨細(xì)無(wú)關(guān)，不一樣的資料的K值通常在1.7—3.6之間;其次K值是一個(gè)無(wú)因次量，即它沒有量綱。

在資料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來(lái)表明彈性通常顯得太大，很不便利

常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作με。這么，式(2--6)常寫作： ΔR/R = Kε (2—8)

二、稱重傳感器彈性體的原理

彈性體是一個(gè)有格外形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功用有兩個(gè)，首先是它接受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力發(fā)作反作用力，抵達(dá)相對(duì)靜平衡;其次，它要發(fā)作一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)(區(qū))，使張貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片對(duì)比抱負(fù)的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的變換使命。

以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來(lái)介紹一下其間的應(yīng)力散布。

設(shè)有一帶有肓孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。

肓孔底部基地是接受純剪應(yīng)力，但其上、下有些將會(huì)呈現(xiàn)拉伸和緊縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為緊縮，若把應(yīng)變片貼在這兒，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值添加，而應(yīng)變片的下半部將受緊縮，阻值削減。下面列出肓孔底部基地址的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。

ε = (3Q(1+μ)/2Eb)*(B(H2-h2)+bh2)/ (B(H3-h3)+bh3) (2--9)

其間：Q--截面上的剪力;E--揚(yáng)氏模量：μ—泊松系數(shù);B、b、H、h—為梁的幾許尺度。

需求闡明的是，上面剖析的應(yīng)力狀況均是“部分”狀況，而應(yīng)變片實(shí)踐感受的是“均勻”狀況。

三、檢查電路原理

檢查電路的功用是把電阻應(yīng)變片的電阻改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。由于惠斯登電橋具有許多長(zhǎng)處，如能夠按捺溫度改變的影響，能夠按捺側(cè)向力攪擾，能夠?qū)Ρ缺憷奶幚矸Q重傳感器的抵償疑問等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的運(yùn)用。

由于全橋式等臂電橋的活絡(luò)度最高，各臂參數(shù)共同，各種攪擾的影響簡(jiǎn)單彼此抵銷，所以稱重傳感器均選用全橋式等臂電橋。

其實(shí)稱重傳感器原理上即是壓力傳感器，形狀不一樣罷了，通常有許多種辦法傳感的，但我見到，用得對(duì)比多，比方地磅用的那些，通常為電渦流式。

也即是說(shuō)，他有一個(gè)電渦流觸發(fā)繞組，然后還有一個(gè)傳感器感應(yīng)電渦流強(qiáng)度。

由于這個(gè)傳感器全體是金屬封裝，電渦流在其內(nèi)部，遭到壓后形變，渦流就發(fā)作改變，放大后就能夠讀到數(shù)據(jù)了。

然后，封裝這個(gè)東西的資料，通常選用剛性資料， 總歸，即是通常的金屬，比方鋼，但必定不會(huì)用很軟的東西的。最少電渦流辦法傳感的壓力傳感器，是不會(huì)用軟金屬制造的。

由于即使是鋼，就算遭到壓力形變那么幾微米，那么電渦流的改變也滿足感應(yīng)出究竟改變了多少并且如果是軟金屬，稱很重東西的時(shí)分，也許很簡(jiǎn)單出疑問。

稱重傳感器的運(yùn)用常識(shí)

跟著技術(shù)的進(jìn)步,由稱重傳感器制造的電子衡器已廣泛地運(yùn)用到各行各業(yè),完成了對(duì)物料的疾速、精確的稱量，格外是跟著微處理機(jī)的呈現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程自動(dòng)化程度化的不斷進(jìn)步，稱重傳感器已變成進(jìn)程操控中的一種必需的設(shè)備，從曾經(jīng)不能稱重的大型罐、料斗等分量計(jì)測(cè)以及吊車秤、轎車秤等計(jì)測(cè)操控，到混合分配多種質(zhì)料的配料體系、生產(chǎn)工藝中的自動(dòng)檢查和粉粒體進(jìn)料量操控等，都運(yùn)用了稱重傳感器，現(xiàn)在，稱重傳感器簡(jiǎn)直運(yùn)用到了一切的稱重范疇。

本體系由微機(jī)操控稱重傳感器的稱重和對(duì)比，并輸出操控信號(hào)，履行定值稱量，操控外部給料體系的作業(yè)，實(shí)行自動(dòng)稱量和疾速分裝的使命。

體系選用MCS-51單片機(jī)和V/F電壓頻率變換器等電子器件，其硬件電路框圖如圖1所示，用8031作為中央處理器，BCD拔碼盤作為定值設(shè)定輸入器，物料裝在料斗里，其分量使傳感器彈性體發(fā)作變形，輸出與分量成正比的電信號(hào)，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)稱重變送器放大后，輸入V/F變換器進(jìn)行A/D變換，變送成的頻率信號(hào)直接送入8031微處理器中，其數(shù)字量由微機(jī)進(jìn)行處理。微機(jī)一方面把物重的瞬時(shí)數(shù)字量送入顯現(xiàn)電路，顯現(xiàn)出瞬時(shí)物重，另一方面則進(jìn)行稱重對(duì)比，打開和封閉加料口和變送器，放料于箱中等一系列的稱重定值操控。

傳統(tǒng)概念上，負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測(cè)力傳感器的總稱，用單項(xiàng)參數(shù)評(píng)估它的計(jì)量特性。舊國(guó)標(biāo)將運(yùn)用方針和運(yùn)用環(huán)境條件徹底不一樣的“稱重”和“測(cè)力”兩種傳感器合二為一來(lái)思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)和評(píng)估辦法未給予區(qū)別。舊國(guó)標(biāo)共有21項(xiàng)方針，均在常溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn);并用非線性、滯后差錯(cuò)、重復(fù)性差錯(cuò)、蠕變、零點(diǎn)溫度附加差錯(cuò)以及額外輸出溫度附加差錯(cuò)6項(xiàng)方針中的最大差錯(cuò)，來(lái)斷定稱重傳感器精確度等級(jí)，別離用0.02、0.03、0.05......1.0表明。

稱重傳感器的原理是在被測(cè)物體上的重力按必定份額變換成可計(jì)量的輸出信號(hào)。思考到不一樣運(yùn)用地址的重力加速度和空氣浮力對(duì)變換的影響，稱重傳感器的性能方針首要有線性差錯(cuò)、滯后差錯(cuò)、重復(fù)性差錯(cuò)、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和活絡(luò)度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)量體系中，通常用歸納差錯(cuò)帶來(lái)歸納操控傳感器精確度，并將歸納差錯(cuò)帶與衡器差錯(cuò)帶(圖1)聯(lián)系起來(lái)，以便選用對(duì)應(yīng)于某一精確度衡器的稱重傳感器。國(guó)際法制計(jì)量安排(OIML)規(guī)則，傳感器的差錯(cuò)帶δ占衡器差錯(cuò)帶Δ的70%，稱重傳感器運(yùn)用常識(shí)的線性差錯(cuò)、滯后差錯(cuò)以及在規(guī)則溫度范圍內(nèi)由于溫度對(duì)活絡(luò)度的影響所導(dǎo)致的差錯(cuò)等的總和不能超越差錯(cuò)帶δ。這就答應(yīng)傳感器制造廠對(duì)構(gòu)成計(jì)量總差錯(cuò)的各個(gè)分量進(jìn)行調(diào)整，然后取得希望的精確度。

剪切梁式稱重傳感器原理是彈性體受力的作用后，需求丈量的不是其正應(yīng)力，而是由剪切力導(dǎo)致的切應(yīng)力。但切應(yīng)力自身是丈量不出來(lái)的，它只能發(fā)作于與工字梁基地軸 線成45“的互相筆直的主應(yīng)力，也即是發(fā)作于由切應(yīng)力而導(dǎo)致的拉伸應(yīng)力及緊縮應(yīng)力。因而，將4片應(yīng)變計(jì)別離貼在工字梁腹板的雙面，并與基地軸線成45。的 彼此筆直的方位上，如圖1所示。這4個(gè)應(yīng)變計(jì)組滿足橋，當(dāng)傳感器接受載荷時(shí)，應(yīng)變計(jì)R,,R3的電阻值增大，R2,R;的電阻值減小，其結(jié)果在電橋的對(duì)角 線上發(fā)作與載荷成正比的不平衡輸出。使用這一原理，便可測(cè)出力或載荷的巨細(xì)。

2005年期間，某電廠#4爐給煤機(jī)稱重傳感器故障率較高，有一個(gè)傳感器輸出信號(hào)超出運(yùn)用范圍0-30mV，有一個(gè)輸出信號(hào)時(shí)而超出運(yùn)用范圍，時(shí)而在正常范圍內(nèi)，近來(lái)，又有兩個(gè)稱重傳感器輸出信號(hào)不隨稱重改變發(fā)作明顯改變的表象，作業(yè)人員以為疑問對(duì)比嚴(yán)重，做開始剖析，也許緣由如下：

該期間機(jī)組負(fù)荷高，煤質(zhì)差，煤量大，給煤機(jī)稱重傳感器長(zhǎng)期處在高負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，一起給煤機(jī)內(nèi)部濕度較大，有時(shí)溫度稍高，也許超越60℃(稱重傳感器作業(yè)溫度不超越60℃)，不一樣程度影響運(yùn)用壽命。

從#4爐密封風(fēng)機(jī)改造后，故障率比改造前明顯添加，懷疑改造后給煤機(jī)內(nèi)部作業(yè)環(huán)境發(fā)作改變，影響稱重傳感器的運(yùn)用壽命。

經(jīng)咨詢廠家，主張將給煤機(jī)內(nèi)部的出煤擋板下降，削減出煤量，稱重傳感器負(fù)載相對(duì)下降，為保證方針給煤量，給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速自然會(huì)進(jìn)步，將現(xiàn)在的高負(fù)載低轉(zhuǎn)速改為低負(fù)載高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)辦法，會(huì)延伸分量傳感器的運(yùn)用壽命。

該電廠采納的措施是將壞稱重傳感器切除，保持單只給煤機(jī)傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)。

#4機(jī)組小修進(jìn)入第2天，仔細(xì)進(jìn)行鍋爐熱風(fēng)門履行機(jī)構(gòu)維修和給煤機(jī)稱重傳感器替換作業(yè)，截止現(xiàn)在，三臺(tái)磨煤機(jī)熱風(fēng)門履行機(jī)構(gòu)悉數(shù)撤除結(jié)束，A1、A2給煤機(jī)4臺(tái)稱重傳感器替換接線結(jié)束，B1給煤機(jī)2臺(tái)稱重傳感器現(xiàn)已替換，B2給煤機(jī)撤除2臺(tái)原稱重傳感器。

        三臺(tái)熱風(fēng)門履行機(jī)構(gòu)位于12米渠道下方，方位狹小，塵埃多，光線暗，維修小組戰(zhàn)勝艱難，首先在集控室將熱風(fēng)門悉數(shù)封閉，然后經(jīng)過爬梯抵達(dá)維修場(chǎng)所，打掃積累的塵埃，打開定位器端蓋，記載接線端子編號(hào)與對(duì)應(yīng)的端子，解除接線用絕緣膠布包好，撤除氣源管路，用白膠布包好打開的管口，松開固定底座上的四個(gè)螺絲并保管好，抬好履行機(jī)構(gòu)并使之脫離底座，用準(zhǔn)備好的繩索系牢靠后，漸漸下放到地面，最后用三輪車?yán)睫k公樓，戰(zhàn)勝履行機(jī)構(gòu)粗笨等艱難，趁熱打鐵抬到二樓維修間進(jìn)行維修。

       給煤機(jī)稱重傳感器替換作業(yè)進(jìn)展順利，首先鏟除煤灰，拆開保護(hù)罩，松開銷子和壓緊螺絲帽，去掉稱重托輥，接著松開固定傳感器的四個(gè)螺絲，格外是挨近皮帶的里側(cè)2個(gè)螺絲，由于生銹格外難拆，尤其是挨近下班時(shí)間，看不到螺絲，手電由于現(xiàn)已運(yùn)用一天不能發(fā)亮，只能憑手感受，本著高度的責(zé)任心和高明的技術(shù)，雖然煤粉弄黑了衣袖和雙手，松動(dòng)劑帶著煤粉刺了一身，我們沒有一句怨言，沒有一個(gè)退避，心中只要一個(gè)信仰：替換給煤機(jī)傳感器，讓入爐煤計(jì)量精確，以便為供電煤耗等方針的計(jì)算供給牢靠根據(jù)。