第三章传感器检测及其接口技术(二)精要.ppt

第三节 称重（测力）传感器 目前广泛采用电阻应变片式称重传感器。 一、电阻应变效应：金属或半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而变化的现象。 二、应变式传感器的特点 1、结构简单，尺寸小，重量轻，使用方便，性能稳定可靠。 2、分辨率高，能测出极微小的应变。 3、灵敏度高，测量范围大，测量速度快，适合动静态测量。 4、价格较便宜，工艺较成熟，可以测量多种物理量，如力、压力、位移、速度、加速度等。 三、敏感元件—应变片 1、功能： 将弹性元件的变形转变成电阻的变化。 2、组成： （1）敏感栅： 康铜或其它合金丝绕成 （2）覆盖层、基底： 绝缘材料，用于固定和保护敏感栅 （3）引线： 通常为镀银或锡的铜丝 四、弹性元件 功能：将传感器所受的拉（压）力 机械变形 1、柱式弹性元件 柱式弹性元件有圆柱形、圆筒形等几种，如下图所示。这种弹性元件结构简单、承载能力大，主要用于中等载荷和大载荷（可达数兆牛顿）的拉(压)力传感器。 2、悬臂梁式弹性元件 其特点是结构简单、加工方便、应变片粘贴容易、灵敏度较高。主要用于小载荷、高精度的拉、压力传感器中。可测量0.01牛顿到几千牛顿的拉、压力。 3、Ｓ型弹性元件 采用这种弹性元件的传感器称为Ｓ型称重传感器，因其精度高、抗偏载能力强、量程范围宽等优点在称重测力场合用得最多。 拌和设备上常用Ｓ型称重传感器。 五、测量（转换）电路 在应变片的电测技术中，应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路（又称单臂电桥）。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求。 通过直流电桥将应变片的电阻变化转换为与受力成正比的电压输出。直流电桥的平衡条件（桥压USC0，U0=0）： 温度补偿： 六、称重传感器常用技术参数 额定容量 生产厂家给出的称量范围的上限值。 额定输出 加额定载荷时和无载荷时，传感器输出信号的差值。由于称重传感器的输出信号与所加的激励电压有关，所以额定输出的单位以mV/V来表示。并称之为灵敏度（系数）。 灵敏度（系数）：在额定负载下，单位供桥电压（V）所对应的输出电压mV，mV/V。 灵敏度允差 传感器的实际稳定输出与对应的标称额定输出之差对该标称额定输出的百分比。例如，某称重传感器的实际额定输出为2.002mV/V，与之相适应的标准额定输出则为2mV/V，则其灵敏度允差为： （（2.002-2.000）/2.000）*100% = 0.1% 非线性 由空载荷的输出值和额定载荷时输出值所决定的直线和增加负荷之实测曲线之间最大偏差对于额定输出值的百分比。 滞后允差 从无载荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载。在同一载荷点上加载和卸载输出量的最大差值对额定输出值的百分比。 重复性误差 在相同的环境条件下，对传感器反复加荷到额定载荷并卸载。加荷过程中同一负荷点上输出值的最大差值对额定输出的百分比。 蠕变 在负荷不变，其它测试条件也保持不变的情形下，称重传感器输出随时间的变化量对额定输出的百分比。 零点输出 在推荐电压激励下，未加载荷时传感器的输出值对额定输出的百分比。 绝缘阻抗 传感器的电路和弹性体之间的直流阻抗值。 输入阻抗 信号输出端开路，传感器未加负荷时，从电源激励输入端测得的阻抗值。 输出阻抗 电源激励输入端短路，传感器未加载荷时，从信号输出端测得的阻抗。 温度补偿范围 在此温度范围内，传感器的额定输出和零平衡均经过严密补偿，从而不会超出规定的范围。 零点温度影响 环境温度的变化引起的零平衡变化。一般以温度每变化10K时，引起的零平衡变化量对额定输出的百分比来表示。 额定输出温度影响 环境温度的变化引起的额定输出变化。一般以温度每变化10K引起额定定输出的变化量额定输出的百分比来表示。 使用温度范围 传感器在此温度范围内使用其任何性能参数均不会产生永久性有害变化 S型称重传感器性能参数：型号：KCT301 用途: 适用于吊秤、配料秤、机改秤等电子测力称重系统。 量程: 100, 150, 200, 250, 300, 500, 1000, 2000, 5000(kg) 综合误差: 0.03%F.S 绝缘电阻: ≥5000MΩ(100VDC) 灵敏度: 2±0.02mV/V 激励电压: 9~12VDC