称重传感器的分类问题
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发布时间：2022-04-24 23:58
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时间：2023-10-15 19:35
衡器上使用的一种力传感器。它能将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。考虑到不同使用地点的重力加速度和空气浮力对转换的影响，称重传感器的性能指标主要有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。在各种衡器和质量计量系统中，通常用综合误差带来综合控制传感器准确度，并将综合误差带与衡器误差带(图1)联系起来，以便选用对应于某一准确度衡器的称重传感器。国际法制计量组织(OIML)规定，传感器的误差带δ占衡器误差带Δ的70％，称重传感器的线性误差、滞后误差以及在规定温度范围内由于温度对灵敏度的影响所引起的误差等的总和不能超过误差带δ。这就允许制造厂对构成计量总误差的各个分量进行调整，从而获得期望的准确度。
称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应变式使用最广。
光电式传感器 包括光栅式和码盘式两种。
光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号（图2）。光栅有两块，一为固定光栅，另一为装在表盘轴上的移动光栅。加在承重台上的被测物通过传力杠杆系统使表盘轴旋转，带动移动光栅转动，使莫尔条纹也随之移动。利用光电管、转换电路和显示仪表，即可计算出移过的莫尔条纹数量，测出光栅转动角的大小，从而确定和读出被测物质量。
码盘式传感器（图3）的码盘（符号板）是一块装在表盘轴上的透明玻璃，上面带有按一定编码方法编定的黑白相间的代码。加在承重台上的被测物通过传力杠杆使表盘轴旋转时，码盘也随之转过一定角度。光电池将透过码盘接受光信号并转换成电信号，然后由电路进行数字处理，最后在显示器上显示出代表被测质量的数字。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。
液压式传感器 如图4所示，在受被测物重力P作用时，液压油的压力增大，增大的程度与P成正比。测出压力的增大值，即可确定被测物的质量。液压式传感器结构简单而牢固，测量范围大，但准确度一般不超过1/100。
电磁力式传感器 它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作（图5）。当承重台上放有被测物时，杠杆的一端向上倾斜；光电件检测出倾斜度信号，经放大后流入线圈，产生电磁力，使杠杆恢复至平衡状态。对产生电磁平衡力的电流进行数字转换，即可确定被测物质量。电磁力式传感器准确度高，可达1/2000～1/60000，但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。
电容式传感器 它利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作(图6 )。极板有两块，一块固定不动，另一块可移动。在承重台加载被测物时，板簧挠曲，两极板之间的距离发生变化，电路的振荡频率也随之变化。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器耗电量少，造价低，准确度为1/200～1/500。
磁极变形式传感器 如图7所示，铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时，内部产生应力并引起导磁率变化，使绕在铁磁元件（磁极）两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。测量出电压的变化量即可求出加到磁极上的力，进而确定被测物的质量。磁极变形式传感器的准确度不高，一般为1/100，适用于大吨位称量工作，称量范围为几十至几万千克。
振动式传感器 弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。
振弦式传感器（图8 ）的弹性元件是弦丝。当承重台上加有被测物时，V形弦丝的交点被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力减小。两根弦的固有频率发生不同的变化。求出两根弦的频率之差，即可求出被测物的质量。振弦式传感器的准确度较高，可达1/1000～1/10000，称量范围为100克至几百千克，但结构复杂，加工难度大，造价高。
音叉式传感器(图9 )的弹性元件是音叉。音叉端部固定有压电元件，它以音叉的固有频率振荡，并可测出振荡频率。当承重台上加有被测物时，音叉拉伸方向受力而固有频率增加，增加的程度与施加力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出重物施加于音叉上的力，进而求出重物质量。音叉式传感器耗电量小，计量准确度高达1/10000～1/200000，称量范围为500g～10kg。
陀螺仪式传感器 如图10所示，转子装在内框架中，以角速度ω绕X轴稳定旋转。内框架经轴承与外框架联接，并可绕水平轴 Y 倾斜转动。外框架经万向联轴节与机座联接，并可绕垂直轴Z 旋转。转子轴 (X轴)在未受外力作用时保持水平状态。转子轴的一端在受到外力(P/2)作用时，产生倾斜而绕垂直轴Z 转动（进动）。进动角速度ω与外力P/2成正比，通过检测频率的方法测出ω，即可求出外力大小，进而求出产生此外力的被测物的质量。
陀螺仪式传感器响应时间快(5秒)，无滞后现象，温度特性好（3ppm）， 振动影响小， 频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的计量准确度(1/30000～1/60000)。
电阻应变式传感器 利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作（图11）。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。
电阻应变式传感器的称量范围为300g至数千kg，计量准确度达1/1000～1/10000，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器均使用此传感器。
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时间：2023-10-15 19:36
随着众多的传感器设计风格的出现，通常很难确定哪种类型的称重传感器比较适合你。为了帮大家入门，我们汇总了这个指南，用于区分称重传感器的类型以及每个称重传感器最常见的使用方式及用途。
单点式称重传感器（双筒望远镜）
单点式称重传感器是低容量压缩称重传感器。准确可靠，它们还能够测量离中心负载，使其成为台秤、批处理秤、计数秤、称重系统等的的理想之选。
单点式称重传感器
形状：水平矩形“梁”形弹簧元件，具有平行四边形结构（内部完全加工出来）。
加载轴：垂直于水平轴，力施加到固定（安装）断对面的光束的端。
应变片放置：平行四边形外表面的横梁顶部和底部，彼此平行，以测量弯曲应变。
S型称重传感器
恰当地命名为s 形称重传感器是一种低容量到中等容量的张力称重传感器，在张力和压缩中均有效。在张力应用中更常用的 s-cell 通常存在于悬挂秤或悬浮称重应用中。电池顶部和底部装有眼罩，可悬挂在手铐上或安装在两件物品之间。
S型称重传感器
形状：S 形弹簧元件。
加载轴：几何中心，垂直于水平轴的力。
应变片放置：应用于称重传昂起内部加工的圆内侧，彼此平行放置以测量弯曲应变。
光束称重传感器（3种类型）
①波纹管（弯曲梁）称重传感器
非常适合低容量容器称重和过程称重。
波纹管
形状：水平矩形“梁”形弹簧元件。
加载轴：垂直于水平轴，力施加到固定（安装）端对面的光束端。
应变片放置：横梁的顶部和底部，彼此垂直测量弯曲应变（通常由波纹管覆盖以保护仪表）。
②剪切梁称重传感器
剪切梁
最适合中低档称重的压缩称重传感器，尤其是容器和罐体称重和低外形工艺应用。
应变片放置：以45°角粘合在梁的两侧，以测量弹簧元件的一个横截面的剪切应变。
③剪切光束（双端）
双剪切梁
与单端剪切光束单元（一端剪切光束单元固定在一端，将负载施加到另一端）不同，双端剪切光束固定在两端，同时将负载应用在中心。这些电池通常用于罐体和料斗称重秤和卡车秤，其容量高于单端。
应变片放置：以45°角粘合在光束的两侧，以测量细胞两个横截面的剪切应变。
轮辐式称重传感器
轮辐式称重传感器
轮辐式称重传感器为中大容量称重传感器提供非常狭窄的设计。它们可以安装在两个组件之间进行压缩，或通过螺纹孔用于张力。剪切网煎饼加载单元即使在轴外加载的情况下也能够提供准确的结果。
轴销传感器
负载销可更换施加力的销或轴。这些电池的设计和结构是高度可定制的，可以非常高的容量使用。
轴销传感器
形状：棒形弹簧元件。
加载轴：弹簧元件的中心部分，垂直于水平轴施加力。
应变计放置：在弹簧元件上的指定区域以 45o 角度粘合，以测量剪切应变。
柱式称重传感器
柱式称重传感器是最早的称重传感器设计。柱载荷单元提供张力或压缩，特别适用于高容量应用。设计的重型性质，除非装载不当，否则可耐弯曲和变形。柱式称重传感器通常用于卡车和铁路秤。
柱式称重传感器
形状：圆柱形弹簧元件。
加载轴：几何中心，垂直于水平轴。
应变片放置：应用于称重传感器内部的柱或柱，以 90° 角放置，以测量轴向和横向应变。
