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稱重傳感器是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置,它的性能在很大程度上決定了電子稱重系統的精度和穩定性,因此被喻為稱重系統的心臟。
一、靈敏度的選擇
通常,在稱重傳感器的線性范圍內,希望靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時,與被測量對應的輸出信號值才比較大,有利于信號處理。但靈敏度過高時,傳感器的過載能力低,影響使用壽命,與被測量無關的外界噪聲也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求根據自身的要求,選擇合適的靈敏度。
比如:如果長期使用過程中確保不會產生過載,可以選擇1.5MV/V以上的靈敏度,稱量為滿量程的30%~70%內,例如:德國HBM稱重傳感器RTN0.05/68T系列、梅特勒托利多SBC-2t稱重傳感器、威世特迪亞355-100kg傳感器。
如果經常產生過載負荷,并容易產生動態沖擊,需要選擇超過過載力的量程,并降低傳感器的靈敏度,提高過載能力。
過載選擇可以 我公司技術支持,我公司技術支持會根據您的要求提供合適的靈敏度和量程。
比如有些大型的稱重傳感器靈敏度很小,例如一些120噸的地磅,靈敏度為5KG。而實驗室用的某種數字稱重天枰,靈敏度就很大,才0.01克。
稱重傳感器的靈敏度的單位是mV/V,和普通的力傳感器單位不一樣,它的輸出是電壓所以用mV作分子是我可以理解的,但是分母為什么用V呢?它的輸入是什么呢?我們在選擇稱重傳感器時,傳感器的說明書會有很多參數向我們說明這種傳感器的性能指,其中的抗干擾的,受溫度漂移影響的。還有精度的。其中有一個參數叫靈敏度,它一般是向如下這么標注的:靈敏度 2±0.002(mv/v)這個靈敏度是什么意思呢?
這是傳器的一個重要性能指標,當然其它指標也很重要,但在我們選擇傳感器要使用時,這個指標會直接影響到使用。
其實它的意思是,傳感器在受到額定的拉力(如果滿量程是200KG的,它的額定拉力就是200KG)做用下,在激勵電壓(也叫供橋電壓,輸入電壓)是1v的情況下,它的兩個輸出端會有2mv的壓力變化。
當然實際工作時激勵電壓會大于1v,一般為10v到12v。如果一個200KG的傳感器,它的靈敏度是2±0.002(mv/v),它的激勵電壓是10v,那么在200KG拉力作用下,輸出端的壓力變化就是2*10=20mv。我們在選擇傳感器的時候,往往是三個或四個同時并聯使用的,必須要求每個傳感器的靈敏度要相同才能同時使用。如果不相同的會使整個秤不準,把一個東西放在同一個秤的不同地方會顯示不同的重量。如果在更換損壞的傳感器時,也要找到靈敏度和量程相同的傳感器,其它的指標可以忽略,只要這兩項指標相同,就是不同廠家的傳感器放在一起用也可以。
傳感器受力時,對應每一V工作電壓的輸出是多少MV,比如是1mv/v,表示在給工作電壓一V時最大靈敏度受力輸出是1MV。
給的工作電壓大,靈敏度就高,但有限度的。
如何調節稱重傳感器輸出靈敏度,就此問題做一下分析:
有的說通過調節激勵電壓可以改變靈敏度,是不是真的?
如果是的話,又如何調節使不同靈敏度的傳感器能共同工作呢?
答案是:稱重傳感器的靈敏度 一般都是廠家出廠設定,用戶不能調,在選擇產品的時候要溝通好。提高激勵電壓進而提高精密度在一定程度上可行,但是會大大簡短壽命,而且不可能有質的提高,不建議這樣做,不符合規范。稱重傳感器是一個比較精密的配件,在一定的范圍內可以調節激勵電壓,會使傳感器輸出信號相等,如果超出調節范圍則會影響到傳感器的各項性能。
舉例如:稱重傳感器的靈敏度:1mV/V是什么意思?
稱重傳感器的靈敏度S,計算方法:傳感器在一定的供電條件下Uin(比如5VDC),載荷達到額定滿量程(比如10kg)時的輸出變化量Uout(比如10mV)與供電電壓的比值:S=Uout/Uin=10mV/5V=2mV/V.
如果傳感器的靈敏度為1mV/V,那么在5VDC激勵電源作用下,傳感器在額定載荷時的輸出信號應該為:Uout=S*Uin=1mV/V*5V=5mV
需要注意的是:以上滿載荷時的輸出,一定要除去傳感器的零點輸出。
比方:稱重傳感器 1-10KG 對應的是 0-5V的電壓信號輸出那么 也就是說 靈敏度 是每V中分辨到1mV,傳感器的精度,或者叫傳感器的靈敏度稱重儀表給傳感器DC1V的電壓的話,感測器反饋回1MV的電壓。
靈敏度是模擬傳感器的技術指標, 是指在標稱重量下的凈輸出電壓除以激勵電壓. 最常見的是2mV/V.
數字稱重傳感器的靈敏度問題:
數字傳感器沒有靈敏度指標,只有內碼,例如10萬或20萬. 每個數字傳感器都有唯一的編碼(即ID), 在組裝成電子秤后,相互互不干涉. 校準偏載誤差時,稱重儀表根據可以找到各傳感器編碼,并根據各自的輸出大小進行數字補償,非常簡單,而不需要像模擬傳感器那樣反復微調.
二、穩定性的選擇
傳感器使用一段時間后,其性能保持不變的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除其本身結構外,主要是使用環境。因此,要使傳感器具有良好的穩定性,必須要有較強的環境適應能力。在選擇傳感器之前應對其使用環境進行調查,并根據具體的使用環境選擇適合的傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。
同時需要考慮經濟性,特殊環境使用的傳感器價格比一般環境使用的傳感器貴一些。
環境對稱重傳感器會造成如下影響:
1.高溫環境造成傳感器的涂覆材料融化、焊點開化、彈性體內應力發生結構變化。選擇高溫傳感器。
2.露天粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。選擇防潮傳感器
3.在腐蝕性較高的環境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產生短路等影響。 選擇防腐傳感器,如不銹鋼傳感器。
4.電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。一般傳感器都有此項功能,提供屏蔽線。如果影響過大,可以選擇用鋁盒全部封閉和多層屏蔽線及屏蔽層較厚不容易擊穿的屏蔽線。
5.易燃、易爆環境必須選用特制的防爆傳感器。 選擇防爆傳感器或本安型傳感器。 傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期后,在使用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能經受住長時間的考驗。
三、精度的選擇
精度是傳感器的一個重要的性能指標,它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。
傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以,不必選得過高。
這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的,選用重復精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就選用精度等級能滿足要求的傳感器。 精度選擇滿足下列兩個條件:
1.滿足儀表輸入的要求。傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入信號。
2.滿足整臺電子秤精度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成,在對傳感器精度選擇的時候,應使傳感器的精度略高于理論計算值。
對傳感器數量和量程的選擇 傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(支撐點數應根據使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定。 傳感器量程的選擇可依據秤的最大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。根據經驗,一般應使傳感器工作在其30%~70%量程內,但有較大沖擊力的衡器,在選用傳感器時,一般要使傳感器工作在其量程的20%~30%之內,才能保證傳感器的使用安全和壽命。
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