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現(xiàn)代化的稱重系統(tǒng)是工業(yè)上的重要檢測技術(shù), 稱重系統(tǒng)最核心的部分就是稱重傳感器, 我國稱重傳感器每年的生產(chǎn)量和使用量都在飛速的增長。做為電子稱重的關(guān)鍵技術(shù), 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 稱重傳感器在眾多領(lǐng)域起到了非常重要的作用, 它能夠?qū)崿F(xiàn)對物料的精準(zhǔn)和快速測量, 特別是與單片機(jī)等優(yōu)良的處理技術(shù)相結(jié)合后, 顯著提升了工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度。稱重傳感器作為現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線中的裝置之一, 還能夠應(yīng)用于汽車、料斗等重量較大的設(shè)備或物料的稱重使用。隨著技術(shù)的研究與進(jìn)步, 稱重傳感器在科技含量和精確度上都進(jìn)行了多處升級, 稱重傳感器所能適應(yīng)的工作場合也越來越全面。

1 稱重傳感器基本原理

隨著傳感器技術(shù)與其它高新技術(shù)的有效結(jié)合, 傳感器的相關(guān)研究與品質(zhì)得到了迅猛發(fā)展, 其種類和功能也越來越豐富, 現(xiàn)階段工業(yè)上應(yīng)用的傳感器包括了電阻式稱重傳感器、電容式稱重傳感器、振動(dòng)式稱重傳感器、液壓式稱重傳感器等多種類型, 其具體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下:

(1) 電阻式稱重傳感器主要包括了彈性敏感元件和電阻應(yīng)變計(jì)兩大部分。彈性敏感元件主要用于將物體的重量轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥孕巫兊膽?yīng)變值, 再通過電阻應(yīng)變計(jì)將彈性形變產(chǎn)生的應(yīng)變值轉(zhuǎn)化為電阻值的變化, 然后將轉(zhuǎn)化后的電阻值通過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號, 傳遞給稱重儀表進(jìn)行顯示或由相關(guān)存儲處理單元進(jìn)行存儲和處理使用。

(2) 電容式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)與電阻式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)和原理比較相似, 它是通過一個(gè)彈性敏感元件和電容式傳感器共同組成的稱重結(jié)構(gòu)。當(dāng)彈性敏感元件產(chǎn)生形變并測量后會因彈性形變而引起電容值的變化, 再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換將稱重值傳遞給稱重儀表或其它裝置。相對于電阻式傳感器電容傳感器對物料的稱重更加迅速, 但是其使用壽命不如電阻式傳感器持久。

(3) 振動(dòng)式稱重傳感器是當(dāng)稱重傳感器受到壓力的作用時(shí), 其內(nèi)部的彈性元件會產(chǎn)生固有的振動(dòng)頻率, 這種固有頻率與物體重力的平方根成正比關(guān)系, 通過測出彈性元件固有頻率產(chǎn)生的變化就能夠計(jì)算出被測物料施加在彈性元件上的重力值, 從而計(jì)算出被測物料的重量。振動(dòng)式稱重傳感器根據(jù)彈性元件的結(jié)構(gòu)不同可分為振弦式稱重傳感器和音叉式稱重傳感器兩種類型。振動(dòng)式稱重傳感器的主要彈性元件是左右兩根弦絲, 當(dāng)振動(dòng)式稱重物體壓力作用于傳感器上時(shí), 兩根弦絲的固有頻率會發(fā)生不同程度的變化, 通過計(jì)算兩者之間的頻率之差就可以求出被測物體的實(shí)際質(zhì)量。音叉式稱重傳感器是以音叉做為產(chǎn)生固有頻率振動(dòng)的彈性元件, 通過測量頻率的增幅能夠計(jì)算出被測物料的實(shí)際重量。

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4) 液壓式稱重傳感器主要是利用物料作用于傳感器上方時(shí)會對傳感器內(nèi)部的液體產(chǎn)生壓力作用, 液體受壓力后內(nèi)部的壓力產(chǎn)生變化, 通過測量液體壓力的增加值能夠確定被測物料的實(shí)際重量。液壓式稱重傳感器通常的工作方式有兩種:一是壓力厚膜技術(shù), 二是半導(dǎo)體電陰應(yīng)變技術(shù)。這兩種方式都是通過不泄漏的液體壓力變化實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng), 但相對于其它稱重傳感器而言其測量精確度較低, 測量精度僅能達(dá)到1%。

除上述介紹的稱重傳感器之外, 常用的稱重傳感器還包括光電式稱重傳感器、電磁力式稱重傳感器、陀螺儀式稱重傳感器等多種類型, 不同的傳感器測量精度和適用范圍存在一定的差異, 但都是通過一定的壓力轉(zhuǎn)換為其它中間形式的介質(zhì)參數(shù)的變化, 再傳化為標(biāo)準(zhǔn)電信號進(jìn)行傳遞的過程。由于電阻式壓力傳感器在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛, 下文以電阻式壓力傳感器為例介紹非線性誤差補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒?/span>[1]。

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