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如何選用稱重傳感器
稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電子衡器時(shí)，經(jīng)常要遇到如何選用傳感器的問(wèn)題。
稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)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(gè)衡器的可靠性和安全性。
1.環(huán)境給傳感器造成的影響
（1）高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題。對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
（2）粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。
常見(jiàn)的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機(jī)械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。
從密封效果來(lái)看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為量差。對(duì)于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對(duì)于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
（3）在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過(guò)噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
（4）電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。在此情況下，應(yīng)對(duì)傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。
（5）易燃、易爆不僅對(duì)傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
2.對(duì)傳感器數(shù)量和量程的選擇
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)（支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定）而定。一般來(lái)說(shuō)，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。
傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下：
C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N
C—單個(gè)傳感器的額定量程；W—秤體自重；Wmax—被稱物體凈重的最大值；N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量；K-0—保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.2～1.3之間人；K-1—沖擊系數(shù)；K-2—秤體的重心偏移系數(shù)；K-3—風(fēng)壓系數(shù)。
例如：一臺(tái)30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，選取保險(xiǎn)系數(shù)K-0＝1.25，沖擊系數(shù)K-1＝1.18，重心偏移系數(shù)K-2—＝1.03，風(fēng)壓系數(shù)K-3＝1.02，試確定傳感器的噸位。
解：根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式：
C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N
可知：
C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）／4
＝12.36t
因此，可選用量程為15t的傳感器（傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊訂做）。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量?jī)?chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。
再次，要考慮各種類型傳感器的適用范圍。
傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠；另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會(huì)根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器適用于汽車衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。
3.對(duì)傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)進(jìn)行選擇
傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。
對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿足下列兩個(gè)條件：
1.滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A／D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入情號(hào)大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)果必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。
傳感器和儀表的匹配公式：
傳感器輸出靈敏度*激勵(lì)電源電壓*秤的最大稱量
秤的分度數(shù)*傳感器的個(gè)數(shù)*傳感器量程
例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數(shù)為1000個(gè)分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0±0.008mV／V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問(wèn)采用的傳感器能否與儀表匹配。
解：經(jīng)查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV／d，因此根據(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實(shí)際輸入信號(hào)為：
2×12×25／1000×3×25＝8μV／d＞0.6μv／d
所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。
2.滿足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對(duì)傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn)，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。
稱重傳感器是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度和穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。
一、靈敏度的選擇
通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)值才比較大，有利于信號(hào)處理。但靈敏度高時(shí)，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。
二、穩(wěn)定性的選擇
傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除其本身結(jié)構(gòu)外，主要是使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇適合的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧�，減小環(huán)境的影響。
環(huán)境對(duì)稱重傳感器會(huì)造成如下影響：
1.高溫環(huán)境造成傳感器的涂覆材料融化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。
2.露天粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。
3.在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響。
4.電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。
5.易燃、易爆環(huán)境必須選用特制的防爆傳感器。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
三、精度的選擇
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。
專家教您如何選擇稱重傳感器
在電子衡器中，稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，如果您是用戶，您該如何去選用您所需要的稱重傳感器？
要全面衡量，因?yàn)樗男阅茉诤艽蟪潭壬蠜Q定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，稱重傳感器的結(jié)構(gòu)形式、量程，準(zhǔn)確度等級(jí)都是你在選用時(shí)的考核標(biāo)準(zhǔn)，下面您將要面對(duì)的問(wèn)題專家為你分擔(dān)：
一、稱重傳感器量程的選擇，對(duì)于不同的用戶，在購(gòu)買(mǎi)時(shí)首先是量程的確定。
稱重系統(tǒng)的稱量值越接近傳感器的額定容量，則其稱量準(zhǔn)確度就越高，但在實(shí)際使用時(shí)，由于存在秤體自重、皮重及振動(dòng)、沖擊、偏載等，因而不同稱量系統(tǒng)選用傳感器的量限的原則有很大差別。作為一般規(guī)則，可有： *單傳感器靜態(tài)稱重系統(tǒng)：固定負(fù)荷（秤臺(tái)、容器等）+ 變動(dòng)負(fù)荷（需稱量的載荷）≤所選用傳感器的額定載荷 X 70% *多傳感器靜態(tài)稱重系統(tǒng)：固定負(fù)荷（秤臺(tái)、容器等）+ 變動(dòng)負(fù)荷（需稱量的載荷）≤選用傳感器額定載荷 X 所配傳感器個(gè)數(shù) X 70%
其中70%的系數(shù)即是考慮振動(dòng)、沖擊、偏載等因素而加的。
需要說(shuō)明的是：首先，選擇傳感器得額定容量要盡量符合生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列中的值，否則，選用了非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，不但價(jià)格貴，而且損壞后難以代換。其次，在同一稱重系統(tǒng)中，不允許選用額定容量不同的傳感器，否則，該系統(tǒng)沒(méi)法正常工作。再者，所謂變動(dòng)負(fù)荷（需稱量的載荷）是指加于傳感器的真實(shí)載荷，若從秤臺(tái)到傳感器之間的力值傳遞過(guò)程中，有倍乘和衰減的機(jī)構(gòu)（如杠桿系統(tǒng)），則應(yīng)考慮其影響。
二、結(jié)構(gòu)、形式的選擇也同樣重要。
選用何種結(jié)構(gòu)形式的稱重傳感器，主要看衡器的結(jié)構(gòu)和使用的環(huán)境條件。如要制作低外形衡器，一般應(yīng)選用懸臂梁式和輪幅式傳感器，若對(duì)外形高度要求不嚴(yán)，則可采用柱式傳感器。此外，衡器使用的環(huán)境若很潮濕，有很多粉塵，則應(yīng)選擇密封形式較好的；若在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合，則應(yīng)選用本質(zhì)安全型傳感器；若在高架稱重系統(tǒng)中，則應(yīng)考慮安全及過(guò)載保護(hù)；若在高溫環(huán)境下使用，則應(yīng)選用有水冷卻護(hù)套的稱重傳感器；若在高寒地區(qū)使用，則應(yīng)考慮采用有加溫裝置的傳感器。在形式選擇中，有一個(gè)要考慮的因素是，維修的方便與否及其所需費(fèi)用，即一旦稱重系統(tǒng)出了毛病，能否很順利、很迅速的獲得維修器件。若不能做到就說(shuō)明形式選擇不夠合適。
三、準(zhǔn)確度和某些特殊要求。
對(duì)于有些用戶和作業(yè)要求來(lái)說(shuō)，這個(gè)準(zhǔn)確度是極為重要的。而對(duì)別外一部分用戶來(lái)說(shuō)，他們除了對(duì)傳感器以上功能的要求外，還需要一些其它特殊要求。
因?yàn)樵谠谀承┓Q重系統(tǒng)中，可能有一些特殊的要求，例如軌道衡中希望稱重傳感器的彈性變形量要小一些，從而可以使秤臺(tái)在稱量時(shí)的下沉量小些，使得貨車在駛?cè)牒婉偝龀优_(tái)時(shí)，減小沖擊和振動(dòng)。另外，在構(gòu)成動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)時(shí)，不免要考慮所用稱重傳感器的自振頻率，是否能滿足動(dòng)態(tài)測(cè)量的要求。這些參數(shù)，在一般的產(chǎn)品介紹中是不予列出的。因此當(dāng)要了解這些技術(shù)參數(shù)時(shí)，應(yīng)向制造商咨詢，以免失誤。
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