简论地磅称重传感器准确性原因
随着当前科学社会中经济的不断进步,作为当今日程生活中的称重传感器,已经是人们生活的一部分,人们对这种测量部件的应用越来越频繁,也随着时间的延长更加的离不开它。所以,对于地磅称重传感器的精确度来讲,是一个使地磅称重传感器流行至今的重要原因,所以,在本文中,我们将根据实际的研究经验,对地磅称重传感器的来源及历史发展的各个阶段作简要的评析,并对当前国际上地磅称重传感器的技术创新作进一步的探讨,对地磅称重传感器误差的来源及准确性原因作出解释,为相关产业提供一个交流平台。
1.地磅称重传感器的发展
1938 年美国加利福尼亚理工学院教授 E.Simmons(西蒙斯)和麻省理工学院教授 A.Ruge(鲁奇)分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计,以他们名字的字头和各有二位助手命名为 SR-4 型,由美国 BLH 公司专利生产。为研制应变式负荷传感器奠定了理论和物质基础。1940 年美国 BLH 公司和Revere公司总工程师 A.Thurston(瑟斯顿)利用 SR-4 型电阻应变计研制出圆柱结构的应变式负荷传感器,用于工程测力和称重计量,成为应变式负荷传感器的创始者。1942 年在美国应变式负荷传感器已经大量生产,至今已有 60 多年的历史。
经历了 20 世纪 70 年代的切应力负荷传感器和铝合金小量程负荷传感器两大技术突破;80 年代称重传感器与测力传感器彻底分离,制定 R60 国际建议和研发出数字式智能称重传感器两项重大变革;90 年代在结构设计和制造工艺中不断纳入高新技术迎接新挑战,加速了称重传感器技术的发展。1973年美国学者霍格斯特姆为克服正应力负荷传感器的固有缺点,提出不利用正应力,而利用与弯矩无关的切应力设计负荷传感器的理论,并设计出圆截工字形截面悬臂剪切梁型负荷传感器。打破了正应力负荷传感器的一统天下,形成了新的发展潮流。这是负荷传感器结构设计的重大突破。
2.地磅称重传感器的技术创新
20 世纪 70 年代初中期,美、日等国的衡器制造公司开始研发商业用电子计价秤,急需小量程负荷传感器。传统的正应力和新研制的切应力负荷传感器都不能实现几千克至几十千克量程范围内的测量。美国学者查特斯提出用低弹性模量的铝合金做弹性体,采用多梁结构解决灵敏度和刚度这对矛盾。设计出小量程铝合金平行梁型负荷传感器,同时指出平行梁负荷传感器是基于不变弯矩原理,使利用平行梁表面弯曲应力的正应力结构,具有切应力负荷传感器的特点,为平行梁结构负荷传感器的设计与计算奠定了理论基础,形成了又一个发展潮流。蠕变是电阻应变计和铝合金负荷传感器经常遇到和必需解决的关键问题。
3.地磅称重传感器的误差来源与分析
地磅称重传感器是现代工业自动化当中一种使用较为广泛的仪器仪表之一,隶属于力传感器,又名力敏传感器,是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,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.那称重传感器有哪些误差呢?总结起来大概可分为以下5点:
(1)环境误差:传感器的使用也会受温度、摆动、震动、海拔、化学物质挥发等环境影响,这些因素极易引发环境误差。
(2)特性误差:这是由设备本身引起的,包括 DC 漂移值、斜面的不正确或斜面的非线形。因为毕竟设备理想的转移功能特性和真实特性之间是会存在差距;
(3)应用误差:由操作而产生的误差,包括探针放置错误、探针与测量地点之间不正确的绝缘、空气或其他气体的净化过程中的错误、变送器的错误放置等多种操作错误引发的误差;
(4)插入误差:是由于系统中插入一个传感器时,改变了测量参数而产生的误差。使用了一个对系统过于大的变送器、系统的动态特性过于迟缓、系统中自加热加载了过多的热能等,都会导致插入误差;
(5)动态误差:适用于静态条件的传感器会具有较强的阻尼,从而导致对输入参数的改变响应较慢,甚至要数秒才能响应温度的阶跃改变。一些具有延迟特性的称重传感器会在对快速改变响应时产生动态误差,响应时间、振幅失真和相位失真都会导致动态误差。
所以只要了解了称重传感器的误差种类,才能正确在使用称重传感器的过程中避免一些错误操作或及时找到错误操作导致的问题,然后因地制宜地找到解决方法。
4.地磅称重传感器准确度分析
称重传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器,应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下,选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。所以,对于称重传感器精确度的原因,我们研究到,其精确度主要是由传感器的工作管理联系到实际应用而产生的,当然是在传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标的基础上进行传感,使用,考虑到了进度的线性与不可重复性,对于人们的生活具有很大的影响能力。
5.总结
综上所述,一个传感器的准确度、稳定度及是否正常运行是由该传感器的质量所决定的,包括制造的材料制作的工艺等等。所以,对于现在比较流行的称重传感器来,同样是必不可少的。
所以,我们对于本文中所介绍的称重传感器的历史发展过程和技术创新过程发现,做好必要的误差分析,做好对安装环境、操作方法、日常维护的工作,是对提高称重传感器精确度的基础条件,同时,我们更重要的是要了解称重传感器的工作原理与检测方法,这样才可以对称重传感器正确使用,减少和消除称重传感器的故障,使称重传感器的准确度在一定程度上得到较大方面的提升和改进。只有这样,将称重传感器的使用精度与实际应用相联系,考虑到一定方向的误差来源,不确定的影响因素,才会让人们放心的使用,提高其使用的价值,减少人们使用工程中的麻烦,为社会和人民创造福利。