 |
東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司
主營產(chǎn)品： kubler庫伯勒編碼器，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器，HYDAC壓力傳感器，EGE傳感器，力士樂比例閥 |
10
聯(lián)系電話
|
東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司
主營產(chǎn)品： kubler庫伯勒編碼器，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器，HYDAC壓力傳感器，EGE傳感器，力士樂比例閥 |
聯(lián)系電話
2017-12-7 閱讀(1649)
美國HARDY哈帝稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。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)的基本概念和評價(jià)方法上，新舊國標(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。
美國HARDY哈帝稱重傳感器的原理：
電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(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?。俳?jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。
由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中*的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡要論述。
一、電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。
設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(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)他的兩端受F力作用時(shí)，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。
對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）
用式（2--1）去除式（2--2）得到
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）
另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以
ΔS/S = 2Δr/r （2—4）
從材料力學(xué)我們知道
Δr/r = -μΔL/L （2—5）
其中，負(fù)號表示伸長時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(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）
其中
K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （2--7）
式（2--6））說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。
需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(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)無因次量，即它沒有量綱。
在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便
常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（2--6）常寫作：
ΔR/R = Kε (2—8)
二、彈性體
彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。
以稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應(yīng)力分布。
設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。
肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)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）
其中：Q--截面上的剪力；E--揚(yáng)氏模量：μ—泊松系數(shù)；B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。
需要說明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部”情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是“平均”狀態(tài)。
三、檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。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，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。
因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度zui高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。
美國HARDY哈帝稱重傳感器的安裝注意事項(xiàng)：
1、稱重傳感器要輕拿輕放，尤其對于用合金鋁材料作為彈性體的小容量傳感器，任何振動造成的沖擊或者跌落，都很有可能造成很大的輸出誤差。
2、設(shè)計(jì)加載裝置及安裝時(shí)應(yīng)保證加載力的作用稱重傳感器受力軸線重合，使傾斜負(fù)荷和偏心負(fù)荷的影響減至zui小。
3、在水平調(diào)整方面。如果使用的是稱重傳感器的話，其底座的安裝平面要使用水平儀調(diào)整直到水平；如果是多個(gè)傳感器同時(shí)測量的情況，那么它們底座的安裝面要盡量保持在一個(gè)水平面上，這樣做的目的主要是為了保證每個(gè)傳感器所承受的力量基本一致。
4、按照其說明中稱重傳感器的量程選定來確定所用傳感器的額定載荷。
5、為防止化學(xué)腐蝕．安裝時(shí)宜用凡士林涂稱重傳感器外表面。應(yīng)避免陽光直曬和環(huán)境溫度劇變的場臺使用。
6、在稱重傳感器加載裝置兩端加接銅編織線做的旁路器。
7、電纜線不宜自行加長，在確實(shí)需加長時(shí)應(yīng)在接頭處錫焊，并加防潮密封膠。
8、在稱重傳感器周圍采用一些擋板把傳感器罩起來。這樣做的目的可防止雜物掉進(jìn)傳感器的運(yùn)動部分，影響其測量精度。
9、傳感器的電纜線應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)動力電源線或有脈沖波的場所，無法避競時(shí)應(yīng)把稱重傳感器的電纜線單獨(dú)穿入鐵管內(nèi)，并盡量縮短連接距離。
10、按其說明中的稱重傳感器量程選定來確定所用傳感器的額定載荷，稱重傳感器雖然本身具備一定的過載能力，但在安裝和使用過程中應(yīng)盡量避免此種情況。有時(shí)短時(shí)間的超載，也可能會造成傳感器*損壞。
11、在高度精度使用場合，應(yīng)使/稱重傳感器和儀表在預(yù)熱30分鐘后使用。
美國HARDY哈帝稱重傳感器的誤差分析：
1、稱重傳感器運(yùn)用差錯(cuò)是操作人員發(fā)生的，這也意味著發(fā)生的緣由許多，例如，溫度不同時(shí)發(fā)生的差錯(cuò)，包羅探針放置過錯(cuò)或探針與測量地址之間不正確的絕緣，別的一些應(yīng)用差錯(cuò)包羅空氣或其他氣體的凈化過程中發(fā)生的過錯(cuò)，運(yùn)用差錯(cuò)也觸及變送器的過錯(cuò)放置，因而正或負(fù)的壓力將對正確的讀數(shù)形成影響。
2、特性差錯(cuò)為設(shè)備自身固有的，它是設(shè)備的、*的搬運(yùn)功用特性和實(shí)在特性之間的差，這種差錯(cuò)包羅DC漂移值、斜面的不正確或斜面的非線形。
3、動態(tài)差錯(cuò)許多傳感器的特性和校準(zhǔn)都是適用靜態(tài)條件下的，這意味著運(yùn)用的輸入?yún)?shù)是靜態(tài)或類似于靜態(tài)的，許多傳感器具有較強(qiáng)阻尼，因而它們不會對輸入?yún)?shù)的改動進(jìn)行疾速呼應(yīng)，如，熱敏電阻需求數(shù)秒才干呼應(yīng)溫度的階躍改動。
4、熱敏電阻不會當(dāng)即跳躍至新的阻抗，或發(fā)生驟變，相反，它是慢慢地改動為新的值，然后，若是具有推遲特性的稱重傳感器對溫度的疾速改動進(jìn)行呼應(yīng)，輸出的波形將失真，由于其間包含了動態(tài)差錯(cuò)。發(fā)生動態(tài)差錯(cuò)的要素有呼應(yīng)工夫、振幅失真和相位失真。
5、插入差錯(cuò)是當(dāng)體系中刺進(jìn)一個(gè)傳感器時(shí)，由于改動了測量參數(shù)而發(fā)生的差錯(cuò)，普通是在進(jìn)行電子丈量時(shí)會呈現(xiàn)這樣的問題，但是在其他方法的測量中也會呈現(xiàn)類似問題，例如一個(gè)伏特計(jì)在回路中測量電壓，它肯定會有一個(gè)固有阻抗，比回路阻抗要大許多，或許呈現(xiàn)回路負(fù)荷，這時(shí)，讀數(shù)就會有很大的差錯(cuò)，這種類型的差錯(cuò)發(fā)生的緣由是運(yùn)用了一個(gè)對體系(如，壓力體系)而言過于大的變送器;或許是體系的動態(tài)特性過于緩慢，或許是體系中自加熱加載了過多的熱能。
6、環(huán)境差錯(cuò)來源于傳感器運(yùn)用的環(huán)境，稱重傳感器要素包羅溫度，或是搖擺、轟動、海拔、化學(xué)物質(zhì)蒸發(fā)或其他要素，這些常常影響傳感器的特性，所以在實(shí)踐運(yùn)用中，這些要素總是被分類會集在一起的。
