应变式称重传感器

       1936～1938年美国加利福尼亚理工学院教授E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工学院教授A.Ruge（鲁奇）分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计，命名为SR-4型，由美国BLH公司专利生产，同时也使BLH公司成为利用SR-4型电阻应变计制造传感器的创始者。1940年美国军事工程部门和Revere公司总工程师A.Thurston（瑟斯顿）分别把电阻应变计技术应用于军事工程的电子测力和称重计量领域，研制出应变式负荷传感器。1942年在美国应变式负荷传感器已经大量生产，至今已有60多年历史。

       在设计、制造和工艺技术支持下，称重传感器的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大，研发出许多技术含量高、工艺难度大的新产品，丰富了称重传感器市场。

        美国Revere（里维尔）公司研制的PUS型罐式拉、压两用称重传感器，其外壳由涂有环氧树脂的合金钢构成，内部安装一个低位移的具有大气压力补偿功能的拉压式弹性元件。适用于高精度的检验平台、称重平台和料斗秤、容器秤等。量程100-300000Ib（45-136000kg），准确度C3级，工作温度可达400°F（240℃）。

       美国Tedea-Huntleigh公司为快速称重计量的旋转式定量包装机研制出Tedea 1410型单点式铝合金称重传感器，量程为5-30kg，准确度C3级。与普通称重传感器最大不同是它可以承受离心力和机械振动，内部装有特制的粘性阻尼器，保证称量时有较快的稳定时间和较小的测量误差。Tedea 9010型5-150kg称重传感器，称量时的稳定时间低于50ms，称重准确度也是C3级。

        美国VPG BLH公司开发出新式称重模块，具有合理的组件化功能和极高的称重效率。是用新技术面对电子称重系统新挑战的具有代表性的产品。称重模块以其出厂后可“即扦即用”，安装与校验简单，稳定性和可靠性高等特点，在各种电子衡器设计中被广泛采用。例如美国VPG BLH公司KIS-2和KIS-3型不锈钢模块可自动调节承载位置，减少由于偏载、振动、热效应影响或偶然超载引起的称量误差。Z-BLOK型承载模块可以承受由于搅拌、振动、其它外力引起的偏心载荷，并不受地震或飓风的影响，有很高的技术含量和应用价值。

       上述各项新技术、新工艺和新产品适应了电子称重技术从静态称重向快速称重、低速动态称重和动态称重的发展趋势，较好的体现了技术的先导性、工艺的先进性和产品的适应性等创新产品和自主知识产权产品的开发原则，非常值得我国称重传感器制造企业研究、借鉴。

       称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。

       用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式。

电阻应变式

利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。

主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。

1、原理

电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。

1.1、电阻应变片

电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。

1.2、弹性体

弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。

1.4、工作过程

在测量过程中，重量加载到称重传感器的弹性体上会引起塑性变形。

应变 (正向和负向) 通过安装在弹性体上的应变片转换为电子信号。

1.5、选择

称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标。

传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只传感器。

传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。

2、使用环境

称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对于正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。

一般情况下，高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题；粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响；在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象；电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下我们必须选择对应的称重传感器才能满足必要的称重要求。

3、准确度等级选择

称重传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。

4、应用范围及用途

譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等；柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、罐装秤等。

5、五种误差

5.1特性误差。是由设备本身引起的，包括DC漂移值、斜面的不正确或斜面的非线形。毕竟设备理想的转移功能特性和真实特性之间会存在差距。

5.2、称重传感器应用误差。也就是由操作而产生的误差，包括探针放置错误、探针与测量地点之间不正确的绝缘、空气或其他气体的净化过程中的错误、变送器的错误放置等多种操作错误引发的误差。

5.3、动态误差。适用于静态条件的传感器会具有较强的阻尼，因此对输入参数的改变响应较慢，甚至要数秒才能响应温度的阶跃改变。一些具有延迟特性的称重传感器会在对快速改变响应时产生动态误差。响应时间、振幅失真和相位失真都会导致动态误差。

5.4、插入误差。是由于系统中插入一个传感器时，改变了测量参数而产生的误差。使用了一个对系统过于大的变送器、系统的动态特性过于迟缓、系统中自加热加载了过多的热能等，都会导致插入误差。

5.5、环境误差。称重传感器使用也会受温度、摆动、震动、海拔、化学物质挥发等环境影响，这些因素都极易引发环境误差。

6、误差分析

6.1、称重传感器运用差错是操作人员发生的，这也意味着发生的缘由许多，例如，温度不同时发生的差错，包罗探针放置过错或探针与测量地址之间不正确的绝缘，别的一些应用差错包罗空气或其他气体的净化过程中发生的过错，运用差错也触及变送器的过错放置，因而正或负的压力将对正确的读数形成影响。

6.2、特性差错为设备自身固有的，它是设备的、公认的搬运功用特性和实在特性之间的差，这种差错包罗DC漂移值、斜面的不正确或斜面的非线形。

6.3、动态差错许多传感器的特性和校准都是适用静态条件下的，这意味着运用的输入参数是静态或类似于静态的，许多传感器具有较强阻尼，因而它们不会对输入参数的改动进行疾速呼应，如，热敏电阻需求数秒才干呼应温度的阶跃改动。

6.4、热敏电阻不会当即跳跃至新的阻抗，或发生骤变，相反，它是慢慢地改动为新的值，然后，若是具有推迟特性的称重传感器对温度的疾速改动进行呼应，输出的波形将失真，由于其间包含了动态差错。发生动态差错的要素有呼应工夫、振幅失真和相位失真。

6.5、插入差错是当体系中刺进一个传感器时，由于改动了测量参数而发生的差错，普通是在进行电子丈量时会呈现这样的问题，但是在其他方法的测量中也会呈现类似问题，例如一个伏特计在回路中测量电压，它肯定会有一个固有阻抗，比回路阻抗要大许多，或许呈现回路负荷，这时，读数就会有很大的差错，这种类型的差错发生的缘由是运用了一个对体系(如，压力体系)而言过于大的变送器;或许是体系的动态特性过于缓慢，或许是体系中自加热加载了过多的热能。

6.6、环境差错来源于传感器运用的环境，称重传感器要素包罗温度，或是摇摆、轰动、海拔、化学物质蒸发或其他要素，这些常常影响传感器的特性，所以在实践运用中，这些要素总是被分类会集在一起的。