称重传感器工作原理:电阻应变式称重传感器原理问答扫盲
在材料力学中δL/L称作为应变,记作ε,用它来表示弹性往往显得太大,很不方便
常常把它的百万分之一作为单位,记作με。这样,式(2--6)常写作:
δR/R=Kε(2—8)
称重传感器工作原理二、弹性体
弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个,首先是它承受com/?tags=1256">称重传感器所受的外力,对外力产生反作用力,达到相对静平衡;其次,它要产生一个高品质的应变场(区),使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。
以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例,来介绍一下其中的应力分布。
设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。
肓孔底部中心是承受纯剪应力,但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神,一为压缩,若把应变片贴在这里,则应变片上半部将受拉伸而阻值增加,而应变片的下半部将受压缩,阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式,而不再推导。
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--扬氏模量:μ—泊松系数;B、b、H、h—为梁的几何尺寸。
需要说明的是,上面分析的应力状态均是“局部”情况,而应变片实际感受的是“平均”状态。
称重传感器工作原理三、检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响,可以抑制侧向力干扰,可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等,所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,各臂参数一致,各种干扰的影响容易相互抵销,所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。
1.什么是称重传感器?
称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。
2.称重传感器原理是什么?
称重传感器采用金属电阻应变计组成测量桥路,利用金属电阻丝在张力作用下伸
长变细,电阻增加的原理,即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的(应变,
就是尺寸的变化)。
3.称重传感器的构造原理?
金属电阻具有阻碍电流流动的性质,即具有电阻(Ω),其阻值依金属的种类而异。同一种金属丝,一般来讲,越是细长,其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时,其电阻值就会在某一范围内增减。因此,将金属丝(或膜)紧贴在被测物体上,而且这种丝或膜又很细或很薄,粘贴又十分完善,那么,当被测物体受外力而伸缩时,金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩,其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变计粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。
4.称重传感器的外形构造与测重形式?
称重传感器的外形构造随被测对象的不同,其外形构造也会不同。
A.比较常见的称重传感器的外形构造:
柱式;S型;轮辐式;环式;碟式;箱形等。
B.测重形式:
正应力测量(柱型、单点式等),剪应力测量(双剪切梁式、部分S型、轮辐式等)又可分为压式(柱式、碟式等)、拉式(部分S型传感器、环式传感器)、拉压两用(部分柱式、轮辐式、S型等)
C.弹性元件内部应变梁的结构形式:
平行梁、剪切梁等
D.不同结构形式的传感器的应用对象:
柱式——大吨位汽车衡、轮道衡、料斗秤、料罐秤,试验机,力值监控与测量等;
S型——用于料斗秤、料罐秤、包装机,材料试验机等;
双剪切梁式——汽车衡、轨道衡等;
单点式——天平、计价秤、计数秤、平台秤,工业现场重量控制及测量;
称重传感器工作原理5.称重传感器的电路组成?
称重传感器进行测量时,我们需要知道的是应变计受到载荷时的电阻变化。通常采用应变计组成桥式电路(惠斯登电桥),将应变计引起的电阻变化转换成电压变化来进行测量的。
设:电桥的输入激励电压为Ei,则电桥的输出电压△E0为:△E0=Ei×【(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)】令电桥的初始条件为R1=R2=R3=R4,则△E0=0。设电阻值R1的应变计受应变作用后的电阻变化为R+△R,则电桥的输出电
压△E0为:△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,设K0=2,ε=1000×0.000001,Ei=1V
则:△E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV
式中K0=系数(一般为2)
ε=应变系数(一般为500×0.000001~2000×0.000001;相当于10~40Kgf/mm2。)Ei=输入的激励电压为了增加电桥的视在输出,大多都将电桥设计成4枚应变计都受力作用的形式(4个工作片)。
此时△E0=0.5mV×4=2mV
6.传感器的输出灵敏度的表示方法?
传感器响应(输出)的变化对相应的激励(施加的载荷)变化的比。传感器的输出敏度采用额定载荷状态电桥的输出电压与输入激励电压之比值(mV/V)来表示。通常称传感器的输出灵敏度。
7.为什么传感器内部要加补偿电路?
称重传感器在制造过程中,为了改善它的性能,特别是改善温度特性,一般要在应变计电路中附加对零点和灵敏度的温度补偿。即除了应变计外,其中还增加了各种补偿电阻。
零点补偿的目的是尽量减小电桥零点随温度的变化,因此,除应变计本身的温度自补偿外,又加入了电阻温度系数和电桥中应变计的温度系数不同的电阻元件(如铜电阻或镍电阻等),以加强补偿作用。
灵敏度补偿的目的是减小输出电压随温度的变化,即补偿弹性体的弹性系数和应变计的灵敏度系数随温度的变化。因此,对电桥中串接了两个与电桥温度补偿作用相同的电阻。同时电路中的其它电阻用于将电桥的初始平衡,额定输出和输入电阻等参数调整到规定的数值。
8.称重传感器的参数指标(中英文对照)
9.称重传感器引线功能的具体判断方法
由于不同生产厂家的传感器引线的颜色不同,所以不能以具体颜色来判断引线功能。
使用万用表的电阻档可以具体判断引线功能:
(见前图)
①——②激励电压输入端(简称输入端)
③——④重量毫伏信号输出端(简称输出端)
Model:STC-100Kg(型号规格)
Cap:100Kg(量程范围)
Date:2007-05-28(生产日期)
S/N:123456(出厂编号)
FSO:2.9981mV/V(灵敏度)
RecommendedExcitation:10VAC/DC(推荐激励电压)
MaximumExcitation:15VAC/DC(最大激励电压)
OutputatRatedLoad:2.9981mV/V(额定负荷输出)
NonLinearity:<0.020%(非线性)
Hysteresis:<0.020%(滞后)
Creep(30minutes):0.029%(30分钟蠕变)
NonRepeatability:<0.01%(重复性)
ZeroRetum(30minutes):0.030%(30分钟零点漂移)
Temp.Effect/℃onSpan:<0.015%(温度变化1℃对量程
的影响)
Temp.Effect/℃onZero:<0.0026%(温度变化1℃对零点
的影响)
CompensatedTemp.Range:-10to40℃(温度补偿范围)
OperatingTemp.Range:-20to60℃(工作温度范围)
ZeroBalanc:±1%(零点平衡)
InputResistance:380±5Ω(输入阻抗)
OutputResistance:350±3Ω(输出阻抗)
Insulation
Resistance(50VDC):
>5000MΩ(绝缘电阻)
SafeOverload:150%(安全过载)
UltimateOverload:300%(极限过载)
测量引线测量数据功能确认
①——②380±5Ω输入端
③——④350±3Ω输出端
注:若出现不相等的数据时,则表明传感器已经损坏,应更换。
①——③①——④300±3Ω数值相等电桥平衡
②——③②——④300±3Ω数值相等电桥平衡
称重传感器工作原理和技术参数:
称重传感器电子秤传感器,电阻应变传感器工作原理技术参数
称重传感器:它是把非电量(压力,扭力,温度,湿度,光敏)转换成电量(电流,电压)的功能转换器件。称重传感器工作原理:外界的作用力使传感器的弹性梁发生形变,随之使贴在弹性梁部位的应变片也发生阻止变化,四个应变片是接成桥式测量电路,在激励电压的作用下,输出信号也发生正比的变化(电量)。称重传感器的精度直接影响称量的精度。
1 输出灵敏度:在额定的激励电压下所输出的每伏所输出的毫伏数(mv/v)。
2 激励电压:传感器所需的正常工作电压。
3 输入电阻:激励端的正常输入阻抗(400欧,700欧,1000欧)。
4 输出电阻:输出端的正常输出阻抗(350欧,700欧,1000欧)。
5绝缘电阻:应变片电路与弹性梁之间的电阻(越大越好)。
6 蠕变: 在恒定条件下,输出信号会随时间的变化量对额定输出的百分比。
7 滞后:在正量程或负量程的过程中其输出特性的不重合程度。
8 不重复性:在恒定条件下,反复加载到额定值并卸载,规定检测点的结果是不一样的。
9 温漂:在恒定条件下,称量同一重量,随着温度的变化,输出信号会发生变化。
10时漂:在恒定条件下,称量同一重量,随着时间的变化,输出信号也会发生变化。
11分辨率:在规定的范围内可能检测的被测信号的最小增量。
12静态误差:在满量程内任何一点输出值相对理论值的偏离程度。
13非线性:输入/输出的关系曲线与其选定的拟合直线之间的偏差。
14量程范围:是指测量的上限和测量的下限的代数差(在规定的精度内)。
15额定容量:生产厂给出的称量范围的上限值。
称重传感器广泛应用在各种电子秤中,比如:电子桌秤,电子台秤,电子地磅,电子吊秤,工业电子称重等系统中。称重传感器电子秤传感器,电阻应变传感器工作原理技术参数。