稱重傳感器是指利用傳感器的性能特性準確測量物體。在我們的生活中,稱重傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子衡器,從零用品稱重到港口。
衡意味著衡量是利用胡克定律或力的杠桿平衡原理來確定物體質(zhì)量的儀器。它是國民經(jīng)濟各部門使用最廣泛、數(shù)量最多的測量裝置。根據(jù)結(jié)構(gòu)原理,衡器可分為機械秤、電子秤、機電結(jié)合秤三類。
機械衡器始于19世紀末(清末)。當時,商業(yè)和工礦企業(yè)過去常用的案例秤、秤、各種機械汽車衡和軌道衡都屬于這一類。到目前為止,我國機械衡器制造業(yè)已有一百多多年的生產(chǎn)歷史,具有相當?shù)募夹g(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模。目前,我國使用的各種商業(yè)衡器和工業(yè)地中衡,大部分仍是機械衡器。
20世紀60年代,由杠桿系統(tǒng)、光柵裝置和電子線路三部分組成的機電自動秤光柵秤研究成功。在負載作用下,杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生位移,光柵裝置將位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并將其發(fā)送到電子線路上,最后用數(shù)字管直觀地顯示重量。
稱重傳感器對衡器發(fā)展的貢獻。
后來,有了上述稱重傳感器,原則上稱重傳感器是一種測力傳感器。由于它只能測量垂直于水平面的力,通常用于衡器,而其他測力傳感器可以測量任何方向的力,因此應(yīng)用范圍更廣。
此外,在測量單位、精度等級、測量范圍、加載方向、工作溫度、固有頻率等方面也存在差異。例如,稱重傳感器的預(yù)期負載總是沿著地球中心的方向(即重力方向),力傳感器可以獲得所有方向的負載,這與地球重力的方向和安裝方式無關(guān)。另一個例子是,在設(shè)計加載裝置和安裝過程中,應(yīng)確保稱重傳感器受力軸的重疊,以盡量減少傾斜載荷和偏心載荷的影響。
根據(jù)轉(zhuǎn)換方法,稱重傳感器可分為光電式、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(yīng)變式等8類。
電阻應(yīng)變稱重傳感器的原理是彈性體(彈性元件、敏感梁)在外力作用下產(chǎn)生彈性變形,使粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨之變形;電阻應(yīng)變片變形后,其電阻值會發(fā)生變化(增大或減小)。該電阻通過相應(yīng)的測量電路轉(zhuǎn)換為電信號(電壓或電流)輸出,從而完成將外力轉(zhuǎn)換為電信號的過程。
由此可見,電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變稱重傳感器不可缺少的幾個主要部件。其中,電阻應(yīng)變片是將電阻爐機械布置在有機材料制成的基礎(chǔ)上,彈性體是一種特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它承受稱重傳感器的外力,對外力產(chǎn)生反應(yīng)力,實現(xiàn)相對靜平衡;同時,產(chǎn)生高質(zhì)量的應(yīng)變場(區(qū)域),使粘貼在該區(qū)域的電阻應(yīng)變片能夠理想地完成應(yīng)變電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。檢測電路的功能是將電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓輸出。
稱重傳感器的應(yīng)用范圍和用途。
稱重傳感器主要用于測量重量,在各種電子衡、工業(yè)控制、在線控制、安裝過載報警、材料試驗機等領(lǐng)域,應(yīng)用設(shè)備包括電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態(tài)軸秤、電子鉤秤、電子定價秤、電子鋼秤、電子軌道秤、料斗秤、配料秤、灌裝秤等。稱重傳感器通常不能直接發(fā)現(xiàn),因為它們通常隱藏在設(shè)備中,屬于附件。
稱重器入口處建在高速公路入口處。當載重卡車通過動態(tài)稱重橋時,稱重傳感器和電子稱重將自行檢查和判斷,并給出控制交通信號燈的信號。隨著傳感器和其他電子設(shè)備的發(fā)展,它將變得越來越智能,可以實現(xiàn)無人控制,可以防止超重車輛通過,也可以按重量收費。