電子稱重傳感器

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產品參數/ parameters

電子稱重傳感器產品介紹

一、基本簡介
舊國標將應用對象和使用環境條件完全不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區分。舊國標共有21項指標，均在常溫下進行試驗；并用非線性、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項指標中的最大誤差，來確定電子稱重傳感器準確度等級，分別用0.02、0.03、0.05表示。
衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號。

考慮到不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉換的影響，電子稱重傳感器的性能指標主要有線性誤差、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質量計量系統中，通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器準確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯系起來，以便選用對應于某一準確度衡器的電子稱重傳感器。國際法制計量組織(OIML)規定，傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70%，電子稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規定溫度范圍內由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶δ。這就允許制造廠對構成計量總誤差的各個分量進行調整，從而獲得期望的準確度

二、組成結構
敏感元件
直接感受被測量(質量)并輸出與被測量有確定關系的其他量的元件。如電阻應變式電子稱重傳感器的彈性體，是將被測物體的質量轉變為形變;電容式電子稱重傳感器的彈性體將被測的質量轉變為位移。
變換元件
又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出轉變為便于測量的信號。如電阻應變式電子稱重傳感器的電阻應變計(或稱電阻應變片)，將彈性體的形變轉換為電阻量的變化;電容式電子稱重傳感器的電容器，將彈性體的位移轉變為電容量的變化。有時某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式電子稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發生變形的同時輸出電量。
測量元件
將變換元件的輸出變換為電信號，為進一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應變式電子稱重傳感器中的電橋電路，壓電式電子稱重傳感器的電荷前置放大器。
輔助電源
為傳感器的電信號輸出提供能量。一般電子稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此，作為一個產品必須標明供電的要求，但不作為電子稱重傳感器的組成部分。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。

三、原理介紹
電阻應變式電子稱重傳感器 [3] 是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。
由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式電子稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。
一、電阻應變片
電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重要參數是靈敏系數K。我們來介紹一下它的意義。
設有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數是μ。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：
R = ρL/S（Ω）（2—1）
當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產生變形。設其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。
對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）
用式（2--1）去除式（2--2）得到
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）
另外，我們知道導線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以
ΔS/S = 2Δr/r （2—4）
從材料力學我們知道
Δr/r = -μΔL/L （2—5）
其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應泊松系數。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L
=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L
= K *ΔL/L （2--6）
其中
K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）（2--7）
式（2--6））說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。
需要說明的是：靈敏度系數K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數，它和應變片的形狀、尺寸大小無關，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。
在材料力學中ΔL/L稱作為應變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便
常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（2--6）常寫作：
ΔR/R = Kε (2—8)

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