国内外称重传感器的现状及其应用分析

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

夺 ·÷ ·÷ · ·串 ·寺 ·夺 · ·÷ ·夺 ·孛 ·串 · ·串 ·々 ·串 ·÷ ·夺 ·夺 ·夺 ·寺 ·夺 ·夺 ·夺 ·专 ·夺 ·夺 ·，、·夺 ·夺 ·々 ·夺 ·夺 ·辛 ·夺 - ·夺 ·串 ·÷ ·夺 ·夺 ·÷ ·牛 · ·夺 ·々 ·随着自动化技术的发展越来越迅速，称重系统大多数时候需要对压力进行控制，并且反镭制压力信号，同时也要求敏感器件输出感应信号。最后，由压力信号转换为电信号并实现自动控制。

称重传感器是-种能够将力转换为电信号的装置，在电子称重仪中是-个非常重要的部件，能够实现这类功能转换的传感器类型很多，最常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。市场上大多数的产品主要用的还是电阻应变式称重传感器，这类传感器具有结构简单、精度高、适用性广的特点，可用于条件相对较差的地方。因此，电阻应变称重传感器具有广泛的应用前景。

l 国外称重传感器的现状自20世纪70年代以来，发达国家在电子称重方面，其技术水平、品种和现模都达到了较高的水平。称重传感器在技术方面的主要标志是准确度、长期稳定性和可靠性。目前，作为贸易结算的静态秤已经能够满足以上要求。IML规定：在稳定性方面，-年内不允许超差；在可靠性方面，要求传感器在正常使用条件下，其寿命应能达到在十年以上，MTBF超过20000小时，能够适应在各种恶劣条件下使用，准确度-般能够达到0.1% -0.3%。

传感器作为称重系统中的核心部分，对其稳定性和可靠性都有相当高的要求，目前应用于称重系统的传感器的主要类型有：电阻应变式、电阻式、电压式、剪切式、振弦式压力传感器，面波谐振称重传感器，微处理器电子称重传感器等。

(1)电阻应变式称重传感器。在弹性元件表面粘贴有应变片，弹性元件在受力之后会发生-定的弹性变形，引起应变片尧生相应的变形，当应变片变形后，它的阻值将增大或变小，这时，通过测量电路将此变形情况转换为电流信号。这种将力变形转换为电信号的处理方法就称为电阻应变式称重传感器。

(2)压力传感器的原理是正压电效应。在对压电材料施以物理压力时，材料体内之电偶极矩会因压缩而变短，此时压电材料为抵抗该变化，会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以保持原状。该传感器的优点是具有高的灵敏度和分辨率，结构小巧。缺点是，紧固应力被施加到压电元件的核心，它有可能弯曲受力变形的影响，导致传感器的线性度和动态性能退化。此外，在环境温度变化下，膜片的预应力变化时导致压电元件尧生变化，从而产生输出误差。

(3)轴销剪切式称重传感器。-根承受剪力作用的圆轴，可以简化为两端简支梁，中间受-个空心截面梁的集中载荷作用。其发生剪切变形的应变仪的电阻连接到中心孔槽的中心，由于应变计嵌在深孔内，需要购置和设计专用的喷砂处理、划线贴片、加压固化工具和装备，因此对制造商的要求很高。

(4)振弦式压力传感器。这类传感器主要用于实验室和工业电子平台秤 、电子皮带秤等。以张紧的钢弦作为敏感元件，钢弦的固有振动频率与其张力有关，对于-个给定长度的钢弦，在被测压力的作用下，钢弦松紧程度出现变化，固有的振动频率也随之改变，即振弦的振动频率反映了被测压力的大校(5)面波谐振称重传感器的原理是利用重力和频率的转换变化关系。通过超声波发射器的交流电压驱动由多个石英衬底的梳状电极，根据波浪方向同时发射的逆J玉收稿日期：2013-06-17作者简介：巢淑娟(1984-)，女，青海互助县人，助教，研究方向：机械制造及其 自动化。

第5期 巢淑娟 ，张贵明：国内外称重传感器的现状及其应用分析 47电效应，石英衬底用于弹性体的测量。利用此压电效应，两个相同的配置可以被转换成交流电压波。

(6)微处理器电子称重传感器。传统的模拟测量电路，数字逻辑仅依赖于系统，不能满足电子称量的精度控制要求，特别是在自动化过程的控制中。而将微处理器和模拟电路相结合，可以轻而易举地实现 自动称重，同时也改善了工作的灵活性，可以对程序预先编程，实现加工控制、自动校准等主要的功能。

2 国内称重传感器的研究现状目前，我国称重传感器产品中，静态秤己经满足国际法制计量组织 III级秤的要求。静态使用的工艺秤也能达0.1% -0.3%的准确度。动态称重能够达到国家规定的0.5级标准要求，个别产品可以达到0.2级。总体来说，我国电子称重装置的水平相当于发达国家 20世纪 80年代中期的水平，尚存在不少差距，突出表现在电子秤数量上所占比例仅为6.6%，其中工业用电子衡器为 40.8%，商用电子衡器为 6.4%。而发达国家的工业用电子衡器为80% -90%，商用衡器为 50% -60%。其次是品种少，功能不全，还不能满足经济建设和科技进步的需求。

现在，静态称重用的传感器已经有了较为满意的性能指标。但是，由于用于动态称重传感器的动态特性设计还没有受到足够的重视，现阶段动态称重用的传感器均使用静态称重所用的传感器，由于这类传感器的响应速度慢和超调量大，在很大程度上限制了动态称重的速度和准确度。

我国称重传感器的类型与国外传感器的类型基本相似。随着我国称重系统的不断发展，通过吸收国外称重传感器的先进技术，研究设计出了适合我们国家的产品，从技术和工艺水平方面都有-定的提高，为国内的市场提供了大量质优的产品。不过在有些重要的质量指标上，各项工艺技术还有所欠缺，仍存在较大差距，所以将来在准确度、稳定性等重要的参数指标方面需要更多的研究。

3 称重传感器的仪表应用在称重系统中，传感器的主要作用是测量系统的输入端，它与被测的重量(或力)、过程(或系统)相连接，并给出-个撒于被测量的输出信号。在工业企业中应用的称重仪表的. 能通常是用变差、稳固性和敏锐度三个指标来衡量的。

(1)变差。指称重仪表被测变量多次从差异偏向到达同-数值时，仪表指示值之间的最大差值。即仪表在外界条件稳固的环境下，被测参数 由小到大变革 (正向特性)和被测参数由大到小变革(反向特性)不划-的程度，两者之差即为仪表变差。另外，称重控制仪表的可靠性是化工企业仪表的另-性能指标∩靠性和仪表维护量是相反的指标，仪表可靠性高表明仪表维护量小；反之，仪表可靠性差，其维护量就大。对于化工企业检测与进程控制仪表，-般安置在工艺管道、塔、釜、罐、器上。

(2)稳固性。在划定事情条件内，称重仪表某些性能随时间连结稳固的本领称为稳固性(度)。仪表稳固性是化工企业非常关注的性能指标。由于化工企业利用仪表的环境比较恶劣，被测量的介质温度、压力变革也相对较大，在这种环境中，仪表的某些部件的稳固性会随时间的变化而低沉，造成整个仪表的稳固性降落。化工企业通常用仪表零漂移来衡量仪表的稳固性。称重仪表稳固性的优劣直接关系到仪表的利用范畴，偶然直接影响化工生产，稳固性不好造成的影响比仪表精度降落对化工生产的影响还要大。稳固性不好，仪表维护量也就大，是仪表工最不希望看到的事情。

(3)敏锐度。敏锐度也称放大比”，即为仪表静特性沿切线方向上各点的斜率。增大放大倍数可以提高仪表敏锐度，单纯加大敏锐度并不能改变仪表的性能，即称重仪表精度并没有提高，相反偶然会出现振荡征象，造成输出不稳固。仪表敏锐度应选择恰当的值。

从以上性能指标中，我们不难看出，传感器性能的好坏，直接影响着称重仪表的性能。

4 称重传感器的选用称重传感器的选择要考虑的因素很多，实际使用中，我们主要从以下几个方面考虑：首先，根据你的目的，在称重传感器的选择范围内，基于最大秤重值和选定传感器的最大数目，可以生成负载和动态负载因素综合评价。-般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的负载，称量精度就越高。但在实际使用中，除了被称物体外，传感器的有效载荷还有秤体 自重、振动所造成的冲击载荷等，因此，传感器的选择，必须考虑许多因素，以确保安全和传感器的使用寿命。其次，称重传感器的精度包括非线性、蠕变、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在通常选择时，不应盲目追求高品位的传感器，应考虑电子秤的精度和成本。称重传感器的形式撒于称重方式和安装空问的选择，以确保正确安装及称重安全。最后，参考制造商的说明书。称重传感器制造商通常会提供传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构、弹性材料等情况，以备正确选用，合理使用。