称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。
称重传感器采用金属电阻应变计组成测量桥路,利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细,电阻增加的原理,即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的(应变,就是尺寸的变化)。
金属电阻具有阻碍电流流动的性质,即具有电阻(Ω),其阻值依金属的种类而异。同一种金属丝,一般来讲,越是细长,其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时,其电阻值就会在某一范围内增减。因此,将金属丝(或膜)紧贴在被测物体上,而且这种丝或膜又很细或很薄,粘贴又十分完善,那么,当被测物体受外力而伸缩时,金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩,其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变计粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的!
如何正确使用称重传感器
随着时间的变化,我国电子衡器的飞速发展,在大型衡器方面,重型长规格承载器汽车衡的普遍投入使用,一些新的问题又出现在我们面前。特别是由于钢结构承载器受到热胀冷缩影响而长度产生的变化,一是会直接使称重传感器不能垂直传递力值;二是会影响限位装置的间隙大小,甚至顶死。为了保证计量性能的准确性,应该选择什么结构的称重传感器成为客户选购时的问题。目前国内外用于大型衡器上的称重传感器大致有:柱式称重传感器、桥式称重传感器、双剪切梁吊环称重传感器、轴对称扭环型称重传感器、轮辐式称重传感器等。
几种称重传感器的特点
1、柱式称重传感器
优点:结构紧凑、过载能力比较强、固有频率高动态响应快、安装较方便、制造成本低。
缺点:抗侧向和偏载能力较差(双膜片结构的较好)、固有线性较差、称重传感器不易固定易旋转。
2、桥式称重传感器
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。
缺点:重心较高、过载能力较差,大秤量的称重传感器难以达到高的准确度等级。
3、双剪切梁吊环称重传感器
优点:抗偏载性能好、称重传感器固定不旋转。
缺点:结构复杂、安装麻烦、制造成本高、过载能力差、占用空间大,此类产品也不宜制造大秤量结构。
4、轴对称扭环型称重传感器
优点:结构紧凑、体积小、高度低、重量轻、固有线性好、准确度高、受载后底环无变形或变形很小几乎没有滞后、对于偏心载荷和侧向载荷不敏感、输入输出阻抗大、称重传感器固定不旋转。
缺点:安装稍复杂、附件的制造成本较高。
5、轮辐式称重传感器
优点:抗偏载性和侧向载荷能力强、过载能力强、不受加载点和支撑边界影响、应力发布均匀、线性好、称重传感器固定不旋转。
缺点:机械加工难度大、制造成本较高、固有滞后大且不易控制。
从以上五类称重传感器结构可以清楚看出,只有柱式称重传感器弹性体在使用中是随着承载器的晃动而移动的,即在安装时垂直的称重传感器柱体,由于承载器长度热胀冷缩变化,称重传感器的柱体产生了偏移,也就使作用力产生了分力,从而称重传感器出现称量误差。而其他四类称重传感器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。
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称重传感器制造工艺及指标
称重传感器的准确度、稳定性和可靠性是重要的质量指标,同时也是用户最关心的问题。对此,这些企业在结构设计、制造工艺、电路补偿与调整和稳定性处理等方面进行许多研究与试验工作,取得较大进展,主要成果有:
(1)在结构设计与计算过程中,引入计算机拟实技术进行动态模仿,动力学分析;在工艺设计过程中引入计算机虚拟技术,对弹性体生产工艺进行模拟和检验;
(2)在弹性体加工中,纳入先进制造技术,变刚性制造为柔性制造。普遍采用加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统;
(3)在生产全过程中,尽量减少手工操作、人为控制,增加半自动与自动控制、自动检验工序,并在生产工艺中采用计算机网络技术;
(4)改进、创新工艺装备,实现高效智能电路补偿,建立全自动快速检测系统,提高C3级产品成功率和大批量生产产品的抽检合格率;
(5)移植先进的稳定处理技术与装备,实施振动时效或共振时效新工艺,提高称重传感器的长期稳定性和工作可靠性;
(6)应用高新技术开发新产品和自主知识产权产品,增强核心竞争力。处于国际市场引导地位的企业都有自己的核心竞争技术、工艺和产品,例如:正负蠕变电桥的“O蠕变”称重传感器;铍青铜动态称重传感器;整体型和分离型数字式智能称重传感器;高准确度不锈钢3柱、4柱高温称重传感器;组件化设计的“即插即用”型新式称重模块等。