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国内外地磅称重传感器的现状及其应用分析

时间:2018-02-26 03:33:24 来源:本站 点击数:1164

随着自动化技术的发展越来越迅速称重系统大多数 时候需要对压力进行控制并且反馈控制压力信号同时 也要求敏感器件输出感应信号。最后由压力信号转换为 电信号并实现自动控制。

地磅称重传感器是一种能够将力转换为电信号的装置, 电子称重仪中是一个非常重要的部件,能够实现这类功能 转换的传感器类型很多最常见的有电阻应变式、电磁力 式和电容式等。市场上大多数的产品主要用的还是电阻 应变式称重传感器,这类传感器具有结构简单、精度高、适 用性广的特点,可用于条件相对较差的地方。因此电阻 应变称重传感器具有广泛的应用前景。

1.国外地磅称重传感器的现状

自20世纪70年代以来发达国家在电子称重方面 其技术水平、品种和现模都达到了较高的水平。称重传感 器在技术方面的主要标志是准确度、长期稳定性和可靠 性。目前,作为贸易结算的静态秤已经能够满足以上要 求。IML规定:在稳定性方面,一年内不允许超差;在可靠 性方面,要求传感器在正常使用条件下其寿命应能达到 在十年以上超过20000小时,能够适应在各种恶劣 条件下使用隹确度一般能够达到0.1% -0.3%

传感器作为称重系统中的核心部分^寸其稳定性和可 靠性都有相当高的要求目前应用于称重系统的传感器的 主要类型有:电阻应变式、电阻式、电压式、剪切式、振弦式 压力传感器,面波谐振称重传感器微处理器电子称重传 感器等。

(1)电阻应变式称重传感器。在弹性元件表面粘贴 有应变片弹性元件在受力之后会发生一定的弹性变形 引起应变片也发生相应的变形当应变片变形后它的阻 值将增大或变小,这时,通过测量电路将此变形情况转换 为电流信号。这种将力变形转换为电信号的处理方法就 称为电阻应变式称重传感器。

(2)压力传感器的原理是正压电效应。在对压电材 料施以物理压力时材料体内之电偶极矩会因压缩而变 ,此时压电材料为抵抗该变化会在材料相对的表面上 产生等量正负电荷以保持原状。该传感器的优点是具有 高的灵敏度和分辨率结构小巧。缺点是紧固应力被施 加到压电元件的核心它有可能弯曲受力变形的影响 致传感器的线性度和动态性能退化。此外在环境温度变 化下,膜片的预应力变化时导致压电元件也发生变化 而产生输出误差。

(3)轴销剪切式称重传感器。一根承受剪力作用的 圆轴可以简化为两端简支梁中间受一个空心截面梁的 集中载荷作用。其发生剪切变形的应变仪的电阻连接到 中心孔槽的中心由于应变计嵌在深孔内需要购置和设 计专用的喷砂处理、划线贴片、加压固化工具和装备 对制造商的要求很高。

(4)振弦式压力传感器。这类传感器主要用于实验 室和工业电子平台秤、电子皮带秤等。以张紧的钢弦作为 敏感元件,钢弦的固有振动频率与其张力有关对于一个 给定长度的钢弦,在被测压力的作用下钢弦松紧程度出 现变化,固有的振动频率也随之改变即振弦的振动频率 反映了被测压力的大小。

(5)面波谐振称重传感器的原理是利用重力和频率 的转换变化关系。通过超声波发射器的交流电压驱动由 多个石英对底的梳状电极根据波浪方向同时发射的逆压电效应,石英对底用于弹性体的测量。利用此压电效应 两个相同的配置可以被转换成交流电压波。

(6)微处理器电子称重传感器。传统的模拟测量电 路字逻辑仅依赖于系统不能满足电子称量的精度控 制要求4寺别是在自动化过程的控制中。而将微处理器和 模拟电路相结合,可以轻而易举地实现自动称重同时也 改善了工作的灵活性可以对程序预先编程实现加工控 制、自动校准等主要的功能。

2.国内地磅称重传感器的研究现状

目前我国称重传感器产品中静态秤己经满足国际 法制计量组织III级秤的要求。静态使用的工艺秤也能达 0.1% -0.3%的准确度。动态称重能够达到国家规定的 0.5级标准要求,个别产品可以达到0.2级。总体来说, 国电子称重装置的水平相当于发达国家20世纪80年代 中期的水平尚存在不少差距,突出表现在电子秤数量上 所占比例仅为6. 6% ,其中工业用电子衡器为40. 8% , 用电子衡器为6.4%。而发达国家的工业用电子衡器为 80% -90% ,商用衡器为50% -60%。其次是品种少 能不全,还不能满足经济建设和科技进步的需求。

现在,静态称重用的传感器已经有了较为满意的性能 指标。但是由于用于动态称重传感器的动态特性设计还 没有受到足够的重视观阶段动态称重用的传感器均使用 静态称重所用的传感器由于这类传感器的响应速度慢和 超调量大在很大程度上限制了动态称重的速度和准确 °

我国称重传感器的类型与国外传感器的类型基本相 似。随着我国称重系统的不断发展通过吸收国外称重传 感器的先进技术,研究设计出了适合我们国家的产品 技术和工艺水平方面都有一定的提高为国内的市场提供 了大量质优的产品。不过在有些重要的质量指标上各项 工艺技术还有所欠缺仍存在较大差距所以将来在准确 度、稳定性等重要的参数指标方面需要更多的研究。

3.地磅称重传感器的仪表应用

在称重系统中,传感器的主要作用是测量系统的输入 ,它与被测的重量或力)、过程或系统相连接并给 出一个取决于被测量的输出信号。在工业企业中应用的 称重仪表的性能通常是用变差、稳固性和敏锐度三个指标 来衡量的。

(1)变差。指称重仪表被测变量多次从差异偏向到 达同一数值时,仪表指示值之间的最大差值。即仪表在外 界条件稳固的环境下被测参数由小到大变革正向特 性)和被测参数由大到小变革反向特性)不划一的程度 两者之差即为仪表变差。另外称重控制仪表的可靠性是 化工企业仪表的另一性能指标。可靠性和仪表维护量是 相反的指标,仪表可靠性高表明仪表维护量小;反之,仪表 可靠性差其维护量就大。对于化工企业检测与进程控制

仪表,一般安置在工艺管道、塔、釜、罐、器上。

(2)稳固性。在划定事情条件内称重仪表某些性能 随时间连结稳固的本领称为稳固性度).仪表稳固性是 化工企业非常关注的性能指标。由于化工企业利用仪表 的环境比较恶劣,被测量的介质温度、压力变革也相对较 ,在这种环境中仪表的某些部件的稳固性会随时间的 变化而低沉,造成整个仪表的稳固性降落。化工企业通常 用仪表零漂移来衡量仪表的稳固性。称重仪表稳固性的 优劣直接关系到仪表的利用范畴偶然直接影响化工生 产麓!固性不好造成的影响比仪表精度降落对化工生产的 影响还要大。稳固性不好仪表维护量也就大是仪表工 最不希望看到的事情。

(3)敏锐度。敏锐度也称“放大比”即为仪表静特性 沿切线方向上各点的斜率。增大放大倍数可以提高仪表 敏锐度,单纯加大敏锐度并不能改变仪表的性能即称重 仪表精度并没有提高相反偶然会出现振荡征象造成输 出不稳固。仪表敏锐度应选择怡当的值。

从以上性能指标中我们不难看出传感器性能的好 ,直接影响着称重仪表的性能。

4.地磅称重传感器的选用

称重传感器的选择要考虑的因素很多实际使用中 我们主要从以下几个方面考虑:首先根据据你的目的,在称 重传感器的选择范围内基于最大秤重值和选定传感器的 最大数目可以生成负载和动态负载因素综合评价。一般 来说,传感器的量程越接近分配到每个传感器的负载称 量精度就越高。但在实际使用中除了被称物体外传感 器的有效载荷还有秤体自重、振动所造成的冲击载荷等 因此,传感器的选择/必须考虑许多因素以确保安全和传 感器的使用寿命。其次称重传感器的精度包括非线性、 蠕变、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在通常选择时 不应盲目追求高品位的传感器应考虑电子秤的精度和成 本。称重传感器的形式取决于称重方式和安装空间的选 以确保正确安装及称重安全。最后参考制造商的说 明书。称重传感器制造商通常会提供传感器的受力情况、 性能指标、安装形式、结构、弹性材料等情况以备正确选 合理使用。