淺談電子稱重系統(tǒng)中稱重傳感器應用原理
 

　　在電子稱重系統(tǒng)中稱重傳感器的作用是把作用在它上面的被測力最準確地轉(zhuǎn)換成響應的電氣量。稱重傳感器可用不同的物理原理做。壓磁，振弦和應變?nèi)N原理的傳感器在電子稱重系統(tǒng)中獲得了應用。許多原子由于它們特有的電子結(jié)構(gòu)而具有像針那樣有南北極的磁矩。當固體受到機械應力時，通常導致一定的變形能量儲存在物體中。然而材料也會產(chǎn)生其他效應，而形成電場。元件受壓時改變了磁疇的磁矩，其結(jié)果是沿著機械力作用的方向改變磁疇特性。這稱為磁彈性效應，是傳感器的基礎。當施加垂直力時，由于磁彈效應將產(chǎn)生磁各向異性現(xiàn)象，磁長隨時間的變化將在線圈中感應出電壓，因此，感應電壓取決于次但特性，因為也就取決于所加的力。
 

　　1.振弦式傳感器目前振弦式傳感器主要用語實驗室的電子稱和其他小稱。在工業(yè)上曾用于臺秤和皮帶稱。用質(zhì)量對兩根陣線預加負荷，當未知負荷通過角度的弦線施加負荷連接點時，左弦將受到增強的弦力作用，從而增大了該弦的固有頻率。左右弦的頻率之差正在與所施加的負荷，傳感器的輸出與將頻率差變成脈沖計數(shù)對該脈沖串采樣，即可直接讀出重量值。絕大多數(shù)電子稱重選用電阻應變式稱重傳感器。應變計基本上是一個電阻，它由平行導線或金屬箱作成一定的形狀，并嵌入電環(huán)氧樹脂材料作成的絕緣基底中。電阻變化正比于在彈性提上所施加的力，并被精確地測量出來。熱耗散是限制應變計允許通過電流的因素。其結(jié)果也就限制了稱重傳感器的不平衡電壓輸出。在傳感器彈性體中進行有效的熱耗散以獲得穩(wěn)定的測量結(jié)果是很必要的。在電阻應變式稱重傳感器中，彈性提可以采用不同的形狀。如圓環(huán)、柱式或彎曲梁籌。
 

　　2.電阻應變式稱重傳感器誤差來源分析電阻體積改變式稱重傳感器如同所有其他物理元件一樣受到各種誤差源的影響。零點平衡和靈敏度是誤差的兩個主要來源。其他的誤差為：非線形，滯后，蠕度和不重復性。在相同的外界條件下，重復測量同一負荷下稱重傳感器輸出的最大差值。不重復度在任何傳感器測量系統(tǒng)中都是一個即簡單而又十分重要的因素。由于它是隨即的因而無法補償，多儀不能在測量系統(tǒng)中加以校準。因此不重復度是校準過程中的不利因素，也就限制了綜合測量準確度的提高。在稱重系統(tǒng)中使用一個以上的傳感器時，通常由于傳感器之間負荷分配不勻，不可避免地引起稱重誤差。這成為“四角效應”。如果稱重傳感器具有相同的特性就可避免這種稱重誤差。
 

　　3.稱重傳感器的安裝正確的安裝稱量傳感器顯然是很重要的。如果傳感器安裝不正確，哪怕是質(zhì)量最好的傳感器和電子裝置，也得不到正確的結(jié)果。沒有橫向力作用于傳感器是極其重要的，尤其對柱式傳感器橫向力將產(chǎn)生彎曲力矩，使貼在圓柱體表面的應變計感受應變。比應變量比所測量的垂直力產(chǎn)生的應變大得多。目前一般常用以下三種方法來保護傳感器免受橫向力的作用：(1)采用導向承壓板，允許傳感器在樞軸上轉(zhuǎn)動。(2)采用自動定位滾珠支座允許支承點橫向位移。(3)采用沒有限往的自動定位支承安裝系統(tǒng)。
 

　　4.靜態(tài)稱重系統(tǒng)中傳感器的安裝靜態(tài)稱重包括在臺架和平臺上的稱重，料斗和料槽的稱重，以及吊車和運輸車輛上的稱重。在設計稱臺或平臺時必須考慮以下三個基本因素：(1)稱臺或平臺的位移。(2)稱重傳感器的負荷分配。(3)作用于稱臺或平臺的外部水平力。
 

　　5.誤差來源分析電阻應變式稱重傳感器如同所有其他物理元件一樣受到各種誤差源的影響。零點平衡和靈敏度的溫度效應是誤差的兩個主要來源。然而，在許多承重傳感器中這些效應可以被補償，因而剩下的效應可減少到初始值的10%左右。
 

　　6.對基礎和承載器的要求一個穩(wěn)定的稱重系統(tǒng)的先決條件是具有一個剛性支撐結(jié)構(gòu)與(或)基礎。同樣，承載器(料箱，料斗，平臺)上的連接法蘭，拖架等必須具有相同的剛度。這樣在滿負荷時角位移保持最小。如果放在同一結(jié)構(gòu)上的容器數(shù)量超過一個，該結(jié)構(gòu)必須設計成足夠的剛度以防止由于大的饒曲引起互相干擾誤差。通常在稱重傳感器下面放一快厚基板以保證負荷均勻地傳遞到支撐結(jié)構(gòu)，這一點對混凝土基礎尤為重要，通常在基礎上配置一快厚鋼板，以便把稱重傳感器安裝在上面。對于具有4個或更多稱重傳感器的靜態(tài)系統(tǒng)，傳感器組合安裝通常用墊片，以保證傳感器均勻受載。
 

　　7.稱臺和平臺在設計稱臺或平臺時必須考慮以下三個基本因素：(1)稱臺或平臺的位移。(2)稱重傳感器的負荷配置。(3)作用于稱臺或平臺的外部水平力。所有稱臺受載時將產(chǎn)生一定的位移。位移量采取稱臺是自由浮動的還是用限位元件緊固的，這兩種情況都有不同的誤差源。有可能降低系統(tǒng)的準確度。在自由浮動稱臺中，稱臺本身的位移不會引起任何稱重誤差，但在稱重時作用于稱臺的水平力使秤臺碰狀到自由浮動秤臺四周的緩沖器，摩擦引起力的旁路，從而減少了稱重傳感器上的負荷。這種隨即誤差可能相當大，在稱重過程中必須防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。所有稱臺受載時將產(chǎn)生一定的位移，位移量取決于稱臺是自由浮動的還是用限往元件緊固的，這兩種情況都有不同的誤差源，有可能降低系統(tǒng)的準確度。電子稱重技術(shù)包含有關(guān)工作性能的正確了解，專門的應用知識，稱重傳感器的正確機械安裝，以及有關(guān)稱重傳感器的檢定準確度和長期穩(wěn)定性。