稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器應先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境,這點對正確選用稱重傳感器至關重要,它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命,乃至整個衡器的可靠性和安全性。
在稱重傳感器主要技術指標的基本概念和評價方法上,新舊國標有質的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。
稱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、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類,以電阻應變式使用廣泛。
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,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(tǒng)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稱重傳感器。國際法制計量組織(OIML)規(guī)定,傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70%,稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)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。
稱重傳感器在選用過程中一般要考慮以下問題:
1.安裝要求,有些場合就直適合某種特定的稱重傳感器。
2.使用環(huán)境條件,如需密封、防爆等。
3.傳感器的精度等級。精度等級通常由彈性體結構決定,以及處理過程中是否有線性補償。
4.傳感器的量程范圍。估算被測物體的最大重量在多少,要想獲得較準備的測量數值一般選擇的量程是被測體最大重量的2到2.5倍。
5.傳感器使用過程受溫度影響的特性和蠕變特性。
稱重傳感器的分類和選用方法,在我們的測力行業(yè)當中使用非常廣泛,尤其是稱重傳感器的分類和選用方法也是非常方便,并且在使用的過程當中也是非常簡單,精度高,穩(wěn)定性好,精度是所有選型傳感器首先要考慮的問題。
由此可見,電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。
1、電阻應變片
電阻應變片是把一根電阻絲機械地分布在一塊有機材料制成的基底上。電阻應變片的一個重要參數是靈敏系數K。當其兩端受F力作用時,將會伸長,也就是說產生變形。伸長時,其橫截面積則縮小,截面圓半徑則減少。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)之間成比例的關系。
需要說明的是:靈敏度系數K是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數,與應變片的形狀、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,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。
2、彈性體
彈性體是一個有特殊形狀的結構件。其功能有兩個,首先承受稱重傳感器所受的外力,對外力產生反作用力,達到相對靜平衡;其次,提供一個高品質的應變場(區(qū)),使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想地完成電信號的轉換任務。
3、檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應變片的阻值變化轉變成為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優(yōu)點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側向力干擾,可以比較方便地解決稱重傳感器的補償問題等,所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應用。
稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋,主要是因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高,各臂參數一致,各種干擾的影響容易相互抵消。
稱重儀表都屬于精密儀器儀表一類,在安裝、使用、維護上都必須按說明書中的要求去做,才能確保儀表的安全、正常、準確。否則可能導致儀表損壞,或縮短其使用壽命。
稱重儀表稱重傳感器使用維護注意事項以下幾點;
1.安裝:一般應選擇清潔、干燥、通風、溫度適宜的環(huán)境放置儀表。儀表位置應固定,不要經常移動,否則可能導致信號電纜插頭內部引線脫落而產生故障。
2.電源:稱重儀表大多使用220伏交流電源,電壓允許變化范圍一般為187伏---242伏。在變更電源線路后切記先要測量電壓是否符合要求,才能給儀表通電。如果誤把380伏電源通到儀表上可能會引起損壞。電源電壓波動較大的場合應配備性能良好的穩(wěn)壓器(如CW型交流參數穩(wěn)壓器)來保證儀表的正常使用。不要與強干擾源(如電動機、電鈴、日光燈)使用同一電源插座,以免儀表顯示值不穩(wěn)定。有的儀表(如HAWK表等)為交直流兩用。在裝入干電池使用時應注意,電池漏液會損壞儀表。長期不使用電池供電時,應取出電池。
3.接地:稱重儀表應連接獨立且良好的接地線(接地電阻<4歐姆,接地引線應盡量地短)。接地線有雙重作用:它既具有保護操作人員人身安全,同時也具有重要的抗干擾作用,能確保儀表穩(wěn)定地工作,地線連接在儀表電源插座上,若把儀表地線接在公共的強電保護地線上,這樣可能會對儀表產生電源干擾,使儀表顯示值波動。應定期檢查地線連接點是否接觸良好。因為經過較長時間后,各連接點產生氧化,銹蝕等情況會使儀表實際上不起作用。
4.防曬:應避免陽光直射在儀表黑色外殼上,否則有可能會使儀表工作環(huán)境超過額定溫度范圍而損壞。
5.防水:一般情況下,儀表工作環(huán)境的濕度雖可達95%,但都規(guī)定不能產生結露。特殊的具有防水功能的不銹鋼外殼儀表除外。
6.防腐:腐蝕性物質不能滲進儀表內部,否則會對線路板上的器件和線路板本身產生腐蝕,時間一長,可能會使儀表報廢。即使是具有防腐功能的儀表,如果封閉不嚴,也會有同樣的結果。
7.防雷擊:電子衡器屬于弱電系統(tǒng),容易受到雷電的襲擊而損壞部件。雷電主要從兩個方面進入儀表:由電源線導入和由秤臺經信號纜導入。在正常天氣下,操作人員只要操縱電源開關即可,但在可能發(fā)生近距離雷擊的情況下,必須拔下儀表電源插頭及秤臺信號電纜插頭??梢圆扇》览讚舸胧缭趦x表電源回路中增加防浪涌保護器等。
8.防強電:220伏以上的電源火線意外地搭到秤臺或利用秤臺作地線,在秤臺上進行電焊操作都有可能損壞儀表。
9.清潔:在工業(yè)環(huán)境下,儀表外殼上會有積灰或受到污染,必須在斷電情況下經常用濕抹布擦干凈。但要注意不能用酒精等溶劑擦拭顯示窗,這樣會使透光性能變壞,顯示模糊不清。
10.防靜電:一旦儀表損壞,就要送修。有的單位為了使來回傳遞的速度加快,喜歡把儀表的PCB板拆下來,用特快專遞郵寄,這就產生一防靜電的問題。取PCB板時要手持板的四角,切勿用手摸到有集成塊引腳的地方。因為這樣容易讓靜電擊壞集成塊。拆下的PCB板應立即裝入屏蔽袋,在沒有屏蔽袋的情況下可用普通報紙包好。如果隨手把板放在高絕緣的桌面上就有可能損壞PCB板。在收到已修好的PCB板,需要重新裝入儀表時,也同樣要注意防靜電。
11.防震動:儀表運輸時,可以放在原包裝箱中,或采取合適的防震動措施。
12.防爆:如果儀表使用在復合型或本安型防爆系統(tǒng)中,應遵循防爆的有關規(guī)定。
13.職責:電子衡器是一種比較先進的稱重系統(tǒng),應由經過培訓的人員專門負責操作和維護。目前大部分稱重儀表都通過軟件上的參數設定和校正來確定衡器的功能及性能。一旦這些參數被隨意更改,就可能影響稱量的準確性及功能(如不打印或不通訊等)。所以,確定操作人員和維護人員各自的職責也是十分重要的