分析大型地磅使用桥式传感器的问题
对大型、长规格地磅产品选择使用称重传感器的问题进行分析、探讨。针对桥式称重传感器、柱式称重传感器、扭曲环称重传感器、双剪切梁吊环称重传感器(或称为双剪切梁称重传感器)小编就桥式称重传感器如何保证作用力垂直传递、确保地磅计量准确度,谈谈一些设计方法。
优点:对加载点变化不敏感、抗偏载性能好、固有线性好、安装方便、称重传感器固定不旋转、制造成本低。
采用桥式称重传感器的长承载器地磅,在使用过程中其球状压头随着承载器长度变化,压头也在弹性体的球窝内沿长度方向滚动,使作用力加载方向偏移,从而产生偏载。虽然此类称重传感器的抗偏载性能比较好,但是位移量较大时也会影响一定的计量性能。为此在91年针对数字指示轨道衡产品承载器比较长的状况,考虑多只称重传感器受热胀冷缩的影响因素,申请了一个实用新型的专利,将称重传感器上压头设计成两种形式,一种是保留了原设计的球面形状,用于中间四只称重传感器,起到定位作用;一种是按照球面的设计成平面形状,用于端部的称重传感器,不论热胀冷缩时承载器的长度如何变化,可以保证其承载器上的作用力总是垂直作用于称重传感器上。
由于弹性体是固定的,当热胀冷缩影响承载器长度变化和承载器晃动,仅仅是其压头产生了偏移,作为传递作用力的弹性体是不会随承载器的变化而移动,使得在称重传感器上的作用力还能垂直传递,对汽车衡称量性能的影响比较小;同时,由于弹性体不是随承载器晃动,弹性体也不会产生旋转,电缆线就不会缠绕弹性体。
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。
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称重传感器面临问题
一是核心技术和基础能力缺乏,创新能力弱。传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面差距巨大,中高传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片依赖国外,国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。
二是共性关键技术尚未真正突破。设计技术、封装技术、装备技术等方面都存在较大差距。国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性比国外同类产品低1-2个数量级,传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口。传感器工艺装备研发与生产被国外垄断。
三是产业结构不合理,品种、规格、系列不全,技术指标不高。国内传感器产品往往形不成系列,产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等指标与国外也有相当大的差距。四是企业能力弱,从目前市场份额和市场竞争力指数来看,外资企业仍占据较大的优势。
我国传感器企业95%以上属小型企业,规模小、研发能力弱、规模效益差。针对这些问题,我国应该如何分步去解决?如何提高综合竞争力,并逐步参与到国际竞争中去。