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称重传感器如何工作的?

2021/9/17

称重传感器结构和功能

称重传感器通常用于重量测量,是我们日常生活的一个组成部分。其随处可见,例如在超市柜台或在高速公路上。当然,您通常不能立即发现,因为它们通常隐藏在设备中。

称重传感器由 带有应变片的弹性体组成。弹性体通常由钢或铝制成,非常结实,具有非常小的弹性变形。正如名词“弹性体”所言,钢或铝在负载下产生一定量的变形,但随后会返回到初始位置,弹性地响应每次负载。这些极小的变化可以通过应变片获得。应变片的变形由电子仪器解释以确定重量。

要了解最后一点,我们需要更详细地解释应变片:它们是电导体,以蜿蜒的方式牢固地附着在基底上。当基底被拉动时,它和电导体就会一起变长。当其收缩时,将变短。这将导致电导体中的电阻产生变化。

应变片牢固地被固定到到弹性体上,因此它经历相同的变形。对于称重传感器来说,这些应变片被布置在惠斯通电桥中(见图1)。这意味着四个应变片连接,组成一个桥路,并且被测量力的方向与测量栅丝相应对齐。


如果一个物体放置在称重传感器上或悬挂在其上,则可以确定物体的重量。 称重传感器的预期负载总是沿着地心的方向,即重力方向。 也就是只能获得载荷重力方向的力分量。而力传感器不是这样,尽管设计类似。力传感器可以获取所有方向上发生的载荷。 与地球引力的方向和安装方式无关。

图1:惠斯通电桥电路,电桥由四个应变片连接组成


重传感器类型

称重传感器有多种类型,以适应不同的应用。常用的包括:

  • 单点称重传感器: 一般用于平台秤,其放置在重物的下方。
  • 弯曲梁称重传感器: 多个称重传感器放置在钢结构下方,并从上方加载重物。
  • 压向力传感器: 多个大量程称重传感器放置在钢结构下方,并从上方加载重物。
  • 拉向力称重传感器: 重物悬吊在一个或多个传感器下方。

称重传感器还有其他特性,如特殊结构或特性等,这取决于不同的应用,例如,如果系统需要每天彻底清洁。称重传感器需要更高的防护等级和密封性等。

称重传感器也可以根据信号传输的类型进行分类:数字称重传感器内置电子元件,用于处理测量结果并显示和传输。对于模拟称重传感器,则需要附加设备——测量放大器。

四个应变片固定在下面的称重传感器上,当施加力时将产生变形。箭头方向即为力的加载方向。

压向力传感器
弯曲梁称重传感器
单点称重传感器
拉向称重传感器


环境对称重传感器的影响

称重传感器的一个特点是 环境起着决定性的作用

环境温度

每种物质都随着温度的变化而变化,伴随着温度升高而扩张,温度下降而收缩。同样适用于称重传感器及其应变片,同样影响导体的电阻。然而,无论环境温度如何,为了获得正确的测量结果,称重传感器都内置了一个复杂的温度补偿机制。

称重传感器必须能够承受各种影响。“对于汽车衡来说,其必须能够承受各种室外环境影响

其他方向施加力 ("寄生力")

根据称重传感器的安装环境,例如称重容器放在传送带下方,可能会发生重量以外的其他负载。“寄生力”是不仅会发生所需主要方向上,而且会从侧面,下方施加。称重传感器不是为此目的开发的,测量结果可能不正确或出现错误。因此,在安装过程中必须小心,以确保没有或尽可能少的寄生力。HBM称重传感器配件和称重模块可帮助用户最小化这些寄生力并实现精确的测量结果。

称重传感器精度

无论采用什么样的称重传感器,精度都起着非常重要的作用。称重传感器具有不同的额定量程(额定量程指最大预期负载)和精度等级。 应变技术精度等级一般为C级和D级。具有电子校正的应变称重传感器拥有更高精度等级。

"称重占工业中主导地位,因为商品主要以重量方式进行销售.

因此,称重必须严格而精确。对于 价值低的货物(如沙子或砾石),称重传感器不需要非常精确, D级精度就足够了。另一方面,对于 制药产品 需要最高精度等级A或B。最常见的消费品如肉类, 水果和蔬菜称重,精度等级为C,机械工程或建筑材料衡器也需要C级精度。

严格的称重规标准不断对称重传感器开发人员提出新的挑战。对于OIML精度等级较高的称重传感器,精度偏差仅为几个ppm(百万分之一)。


调整,校准和贸易认证

为了确保测力传感器按现场的方式工作,通常不仅在工厂进行调整和校准,而且在安装位置进行认证。如果一公斤物体放置在称重传感器上,则根据精度等级,所示的重量也应为1公斤,而不是857克。以这种方式,也可以检测诸如寄生力等良影响。