稱(chēng)重傳感器 柱式

稱(chēng)重傳感器 柱式

稱(chēng)重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應變式等8類(lèi)，以電阻應變式使用廣。

光電式

包括光柵式和碼盤(pán)式兩種。

光柵式傳感器利用光柵形成的莫爾條紋把角位移轉換成光電信號（圖2）。光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤(pán)軸上的移動(dòng)光柵。加在承重臺上的被測物通過(guò)傳力杠桿系統使表盤(pán)軸旋轉，帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。利用光電管、轉換電路和顯示儀表，即可計算出移過(guò)的莫爾條紋數量，測出光柵轉動(dòng)角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量。

碼盤(pán)式傳感器（圖3）的碼盤(pán)（符號板）是一塊裝在表盤(pán)軸上的透明玻璃，上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺上的被測物通過(guò)傳力杠桿使表盤(pán)軸旋轉時(shí)，碼盤(pán)也隨之轉過(guò)一定角度。光電池將透過(guò)碼盤(pán)接受光信號并轉換成電信號，然后由電路進(jìn)行數字處理，后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數字。光電式傳感器曾主要用在機電結合秤上。

液壓式

如圖4所示，在受被測物重力P作用時(shí)，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值，即可確定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結構簡(jiǎn)單而牢固，測量范圍大，但準確度一般不超過(guò)1/100。

電磁力式

它利用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作（圖5）。當承重臺上放有被測物時(shí)，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測出傾斜度信號，經(jīng)放大后流入線(xiàn)圈，產(chǎn)生電磁力，使杠桿恢復至平衡狀態(tài)。對產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數字轉換，即可確定被測物質(zhì)量。電磁力式傳感器準確度高，可達1/2000～1/60000，但稱(chēng)量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。

電容式

它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作(圖6 )。極板有兩塊，一塊固定不動(dòng)，另一塊可移動(dòng)。在承重臺加載被測物時(shí)，板簧撓曲，兩極板之間的距離發(fā)生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化即可求出承重臺上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價(jià)低，準確度為1/200～1/500。

磁極變形式

如圖7所示，鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機械變形時(shí)，內部產(chǎn)生應力并引起導磁率變化，使繞在鐵磁元件（磁極）兩側的次級線(xiàn)圈的感應電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準確度不高，一般為1/100，適用于大噸位稱(chēng)量工作，稱(chēng)量范圍為幾十至幾萬(wàn)千克。

振動(dòng)式

彈性元件受力后，其固有振動(dòng)頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，即可求出被測物作用在彈性元件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動(dòng)式傳感器有振弦式和音叉式兩種。

振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。當承重臺上加有被測物時(shí)，V形弦絲的交點(diǎn)被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差，即可求出被測物的質(zhì)量。振弦式傳感器的準確度較高，可達1/1000～1/10000，稱(chēng)量范圍為100克至幾百千克，但結構復雜，加工難度大，造價(jià)高。

音叉式傳感器的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件，它以音叉的固有頻率振蕩，并可測出振蕩頻率。當承重臺上加有被測物時(shí)，音叉拉伸方向受力而固有頻率增加，增加的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，即可求出重物施加于音叉上的力，進(jìn)而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小，計量準確度高達1/10000～1/200000，稱(chēng)量范圍為500g～10kg。

陀螺儀式

如圖10所示，轉子裝在內框架中，以角速度ω繞X軸穩定旋轉。內框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接，并可繞水平軸 Y 傾斜轉動(dòng)。外框架經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸節與機座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z 旋轉。轉子軸 (X軸)在未受外力作用時(shí)保持水平狀態(tài)。轉子軸的一端在受到外力(P/2)作用時(shí)，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉動(dòng)（進(jìn)動(dòng)）。進(jìn)動(dòng)角速度ω與外力P/2成正比，通過(guò)檢測頻率的方法測出ω，即可求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。

陀螺儀式傳感器響應時(shí)間快(5秒)，無(wú)滯后現象，溫度特性好（3ppm）， 振動(dòng)影響小， 頻率測量準確精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量準確度(1/30000～1/60000)。

電阻應變式

利用電阻應變片變形時(shí)其電阻也隨之改變的原理工作（圖11）。主要由彈性元件、電阻應變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時(shí)，其上的應變片隨之變形，并導致電阻改變。測量電路測出應變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數字形式顯示出被測物的質(zhì)量。

電阻應變式傳感器的稱(chēng)量范圍為幾十克至數百?lài)?，計量準確度達1/1000～1/10000，結構較簡(jiǎn)單，可靠性較好。大部分電子衡器均使用此傳感器。

稱(chēng)重傳感器 柱式