水泥企业实用的称重传感器检测装置
称重传感器是把重力负荷由机械量转换成电量的传感元件。因此,它是电子秤计量系统的基础环节。直接决定和影响测量精度和工作的稳定性。对于电子秤的制造厂家,经常需要检测校验所选配称重传感器的线性、重复性、(1~3个月)通电测试,从而观察评定其工作稳定可靠性。对于电子秤的使用厂家,由于称重传感器的工作环境比较恶劣,损坏、更换也比较经常。为了查找故障和选配新的称重传感器,也需对其性能进行检测。而这种检测一般不便送到称重传感器生产厂进行。所以,提供适用的简单实用检测装置很有必要。
1 称重传感器标定装置结构
笔者于70年代初,设计了一种千克级称重传感器检测标定装置。经多年使用证明,完全可以满足一般使用要求。其结构如图1。
标定装置由挂码架、板凳架、砝码托钩和标准砝码组成。挂码架结构一般采用厚度为2.5mm左右的不锈钢板制作。但视其测量负荷的大小,板厚可相应调整,并也可采用普通钢板材料,但应该是进行防锈处理,为保证刚度同时减小挂码重量,可在挂码架上打若干小孔。挂码架压头与称重传感器压头的接触面须做成球面,以起自动调心并与传感器压头成点接触状态。挂码架与砝码托钩的接触处,须做成刀刃状或圆弧面,以保证力作用线垂直通过中心线,并不受摩擦阻力影响。如果能把挂码架和砝码托钩的重量凑成一个整数更好,因为这样标定装置自重的影响量就有定量。板凳架的结构应注意稳固性,承放称重传感器的上面板须平整,厚度不小于15mm,以保证承载面具有足够的刚度。砝码托钩一般做成有托板的吊钩,但亦可据砝码挂放的方式做相应的结构设计。所采用的砝码一般应用标准砝码,从而保证测量精度。
2 标定校验方法步骤
1)把板凳架放置在稳固无弹性基础上,板凳架放置称重传感器的平面应基本水平。
2)利用垫板把称重传感器固定在板凳架上。
3)套上挂码架,并使挂码架的压头正压在传感器的压头上。
4)把砝码托钩挂到挂码架上。
5)接通称重传感器的供桥电源,输出与高精度的毫伏表(精度应高于传感器标称精度的70%)相接(必要时亦可以测量电流输出值)。
6)根据传感器的量程大小和需要测定的点数,向砝码托钩上逐级加载(砝码)和卸载,记录传感器输出数据。从而可检测传感器的零点输出、线性精度、重复性精度和回差等性能指标,自然可判定传感器是否正常和优劣。
对于拉(力)式称重传感器检测,不需用挂码架。把传感器直接挂在板凳架承载面背面的吊钩上,下面与砝码托钩挂接。其余步骤与上述的压(力)式传感器测量方法相同。
该检测装置具有以下特点:
1)装置简单,占空间小,可自行制作。
2)由于以标准砝码为载荷,采用直接加载测量方式,并有自动调心作用。所以,测量准确性好。
3)即可单点测量,也可多点测量;即可检测加载数据,也可检测卸载数据,并可长期进行有载模拟试验。功能齐全、操作灵活、简单方便。
4)该装置最适用于小量程称重传感器检测标定,特别是测量上限在200kg的传感器更为理想。
称重传感器的构成
称重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。称重传感器一般是由敏感元件、变换元件、测量元件、辅助电源组成。
1、敏感元件是直接感受被测量(质量)并输出与被测量有确定关系的其他量的元件。如电阻应变式称重传感器的弹性体,是将被测物体的质量转变为形变;电容式称重传感器的弹性体将被测的质量转变为位移。
2、变换元件又称传感元件,是将敏感元件的输出转变为便于测量的信号。如电阻应变式称重传感器的电阻应变计(或称电阻应变片),将弹性体的形变转换为电阻量的变化;电容式称重传感器的电容器,将弹性体的位移转变为电容量的变化。有时某些元件兼有敏感元件和变换元件两者的职能。如电压式称重传感器的压电材料,在外载荷的作用下,在发生变形的同时输出电量。
3、测量元件将变换元件的输出变换为电信号,为进一步传输、处理、显示、记录或控制提供方便。如电阻应变式称重传感器中的电桥电路,压电式称重传感器的电荷前置放大器。
4、辅助电源为传感器的电信号输出提供能量。一般称重传感器均需外链电源才能工作。因此,作为一个产品必须标明供电的要求,但不作为称重传感器的组成部分。
称重传感器,称重模块,重量变送器,称重控制仪表,称重应用系统
传感器的市场格局
我国传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。
长三角区域:以上海、无锡、南京为中心,逐渐形成包括热敏、磁敏、图像、称重、光电、温度、气敏等较为完备的传感器生产体系及产业配套。
珠三角区域:以深圳中心城市为主,由附近中小城市的外资企业组成以热敏、磁敏、超声波、称重为主的传感器产业体系。
东北地区:以沈阳、长春、哈尔滨为主,主要生产MEMS力敏传感器、气敏传感器、湿敏传感器。
京津区域:主要以高校为主,从事新型传感器的研发,在某些领域填补了国内空白。北京已建立微米/纳米国家重点实验室。中部地区:以郑州、武汉、太原为主,产学研紧密结合的模式,在PTC/NTC热敏电阻、感应式数字液位传感器和气体传感器等产业方面发展态势良好。
此外,传感器产业伴随着物联网的兴起,在其他区域如陕西、四川和山东等地发展很快。