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電阻應變式稱重傳感器的運行原理

時間:2021-05-06 點擊次數(shù):

稱重傳感器的原理 

電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理: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變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形,電阻應變片變形后,它的阻值將發(fā)生變化(增大或減?。俳?jīng)相應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。 

稱重傳感器


稱重傳感器的分類 

一、光電式 

包括光柵式和碼盤式兩種。 

1、光柵式傳感器利用光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號,光柵有兩塊,一為固定光柵,另一為裝在表盤軸上的移動光柵,加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn),帶動移動光柵轉(zhuǎn)動,使莫爾條紋也隨之移動,利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表,即可計算出移過的莫爾條紋數(shù)量,測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小,從而確定和讀出被測物質(zhì)量; 

2、碼盤式傳感器的碼盤(符號板)是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃,上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼,加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時,碼盤也隨之轉(zhuǎn)過一定角度,光電池將透過碼盤接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號,然后由電路進行數(shù)字處理,最后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數(shù)字,光電式傳感器曾主要用在機電結(jié)合秤上。 

二、液壓式 

在受被測物重力P作用時,液壓油的壓力增大,增大的程度與P成正比,測出壓力的增大值,即可確定被測物的質(zhì)量,液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固,測量范圍大,但準確度一般不超過1/100。 

三、電容式 

它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作,極板有兩塊,一塊固定不動,另一塊可移動,在承重臺加載被測物時,板簧撓曲,兩極板之間的距離發(fā)生變化,電路的振蕩頻率也隨之變化,測出頻率的變化即可求出承重臺上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少,造價低,準確度為1/200~1/500。 

四、電磁力式 

它利用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作,當承重臺上放有被測物時,杠桿的一端向上傾斜;光電件檢測出傾斜度信號,經(jīng)放大后流入線圈,產(chǎn)生電磁力,使杠桿恢復至平衡狀態(tài),對產(chǎn)生電磁平衡力的電流進行數(shù)字轉(zhuǎn)換,即可確定被測物質(zhì)量,電磁力式傳感器準確度高,可達1/2000~1/60000,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。 

五、磁極變形式 

鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機械變形時,內(nèi)部產(chǎn)生應力并引起導磁率變化,使繞在鐵磁元件(磁極)兩側(cè)的次級線圈的感應電壓也隨之變化,測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力,進而確定被測物的質(zhì)量,磁極變形式傳感器的準確度不高,一般為1/100,適用于大噸位稱量工作,稱量范圍為幾十至幾萬千克。 

六、振動式 

振弦式傳感器的彈性元件是弦絲,當承重臺上加有被測物時,V形弦絲的交點被拉向下,且左弦的拉力增大,右弦的拉力減小,兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化,求出兩根弦的頻率之差,即可求出被測物的質(zhì)量,振弦式傳感器的準確度較高,可達1/1000~1/10000,稱量范圍為100克至幾百千克,但結(jié)構(gòu)復雜,加工難度大,造價高。 

七、陀螺儀式 

轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中,以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接,并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動,外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機座聯(lián)接,并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時保持水平狀態(tài),轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時,產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(進動),進動角速度ω與外力P/2成正比,通過檢測頻率的方法測出ω,即可求出外力大小,進而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。 

八、電阻應變式 

利用電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作,主要由彈性元件、電阻應變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。 

九、板環(huán)式 

板環(huán)式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)具有明確的應力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結(jié)構(gòu)簡單、受力狀態(tài)穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點,目前在傳感器生產(chǎn)中還占著較大的比例,而對這種結(jié)構(gòu)傳感器的設計公式目前還不很完善,因這種彈性體的應變計算比較復雜,通常在設計時把它看作為圓環(huán)式彈性體進行估算,特別是對1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設計計算誤差更大,同時往往還會出現(xiàn)較大的非線性誤差。 


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