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电子皮带秤中连续累计自动衡器的称重传感器种类及其工作原理

电子衡器的发展历程中曾经采用过的称重传感器有多种类型,例如电阻应变式、差动变压器式、电容式、压磁式、压电式、振频式,等等。
电阻应变式称重传感器的变换原理,是将电阻应变片粘贴在金属弹性体上,当弹性元件受到重力产生变形时,应变片上的电阻也随之产生形变并引起阻值的变化,从而测得与重力大小相关的质量值。
差动变压器式和电容式称重传感器,是通过弹性元件将重力转换成位移,从而引起电感量或电容量的改变,用电子装置测量它们的变化求得质量值。
压磁式称重传感器原理是利用铁磁材料在外力作用下磁导系数和磁阻会发生改变,从而使绕在铁芯上的线圈阻抗变化,由该阻抗的变化与重力存在的函数关系可求得质量值。
压电式称重传感器的原理是以某些晶体介质在受一定方向外力作用时,会引起内部正、负电荷的相对位移,从而使晶体两端的表面上出现极性相反的束缚电荷,由电荷密度与外力成正比的关系可求得质量值。
振频式称重传感器的工作原理是利用一定材料密度和几何尺寸的金属丝(振弦)在受到外力时会改变其内部应力同时也会改变其固有频率的性质,能直接将重量信号转换为数字信号而无须经过A/D转换,用测量振弦的频率变化来求得质量值。以振弦式为代表的新型数字称重传感器正在崭露头角,在小秤量的台案秤上已有较成熟的应用,新颖的振弦式皮带秤称重传感器也已见有上市的报道。
然而,由于电阻应变式称重传感器制作简单、工艺成熟、准确度较高(目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01% FS),一直占据90%以上的称重传感器市场份额,国内市场几乎是电阻应变式称重传感器的一统天下。
电阻应变式称重传感器的瞬时输出电压(此处暂不考虑零点不平衡输出电压)跟加载的重量及输入的激励电压大小成正比,即:
UP = K·p·E (式01)
式中:UP — 传感器瞬时输出电压(单位mV),p —加载于传感器的瞬时荷重(单位N或对应的质量kg),E — 输入传感器的激励电压(单位V), K— 传感器在额定载荷下的灵敏系数(单位mV/VN或mV/Vkg)
称重传感器是电子衡器必不可少的部件。

 

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