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十一種稱重傳感器原理介紹

時間:2010-06-02 22:15:13來源:網友 作者:admin 點擊:
光電式傳感器  光柵式和碼盤式兩種。
  光柵式傳感器光柵形成的莫爾條紋把角位移轉換成光電信號(圖2)。光柵有兩塊,一為固定光柵,另一為裝在表盤軸上的移動光柵。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿系統使表盤軸旋轉,帶動移動光柵轉動,使莫爾條紋也隨之移動。光電管、轉換電路和顯示儀表,計算出移過的莫爾條紋數量,測出光柵轉動角的大小,從而確定和讀出被測物質量。



  碼盤式傳感器(圖3)的碼盤(符號板)是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃,上面帶有按編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉時,碼盤也隨之轉過角度。光電池將透過碼盤接受光信號并轉換成電信號,然后由電路進行數字,最后在顯示器上顯示出代表被測質量的數字。光電式傳感器曾主要用在機電結合秤上。



  液壓式傳感器  如圖4,在受被測物重力P作用時,液壓油的壓力增大,增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值,確定被測物的質量。液壓式傳感器結構簡單而牢固,測量范圍大,但準確度不超過1/100。



  電磁力式傳感器 它承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作(圖5)。當承重臺上放有被測物時,杠桿的一端向上傾斜;光電件檢測出傾斜度信號,經放大后流入線圈,產生電磁力,使杠桿恢復至平衡。對產生電磁平衡力的電流進行數字轉換,確定被測物質量。電磁力式傳感器準確度高,可達 1/2000~1/60000,但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克



  電容式傳感器  它電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關系工作(圖6 )。極板有兩塊,一塊固定不動,另一塊可移動。在承重臺加載被測物時,板簧撓曲,兩極板的距離發生變化,電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化求出承重臺上被測物的質量。電容式傳感器耗電量少,造價低,準確度為1/200~1/500。



  磁極變形式傳感器 如圖7,鐵磁元件在被測物重力作用下發生機械變形時,內部產生應力并引起導磁率變化,使繞在鐵磁元件(磁極)兩側的次級線圈的感應電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量求出加到磁極上的力,進而確定被測物的質量。磁極變形式傳感器的準確度不高,為1/100,適用于大噸位稱量工作,稱量范圍為幾十至幾萬千克。



  振動式傳感器 彈性元件受力后,其固有振動頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化,求出被測物作用在彈性元件上的力,進而求出其質量。振動式傳感器有振弦式和音叉式兩種。
  振弦式傳感器(圖8 )的彈性元件是弦絲。當承重臺上加有被測物時,V形弦絲的交點被拉向下,且左弦的拉力增大,右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差,求出被測物的質量。振弦式傳感器的準確度較高,可達1/1000~1/10000,稱量范圍為100克至幾百千克,但結構,加工難度大,造價高。



  音叉式傳感器(圖9 )的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件,它以音叉的固有頻率振蕩,并可測出振蕩頻率。當承重臺上加有被測物時,音叉拉伸方向受力而固有頻率的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化,求出重物施加于音叉上的力,進而求出重物質量。音叉式傳感器耗電量小,計量準確度高達 1/10000~1/200000,稱量范圍為500g~10kg。



  陀螺儀式傳感器  如圖10,轉子裝在內框架中,以角速度ω繞X軸穩定旋轉。內框架經軸承與外框架聯接,并可繞水平軸 Y 傾斜轉動。外框架經萬向聯軸節與機座聯接,并可繞垂直軸Z 旋轉。轉子軸 (X軸)在未受外力作用時保持水平。轉子軸的一端在受到外力(P/2)作用時,產生傾斜而繞垂直軸Z 轉動(進動)。進動角速度ω與外力P/2成正比,通過檢測頻率的方法測出ω,求出外力大小,進而求出產生此外力的被測物的質量。



  陀螺儀式傳感器響應時間快(5秒),無滯后現象,溫度特性好(3ppm), 振動影響小, 頻率測量準確精度高,故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計量準確度(1/30000~1/60000)。
  電阻應變式傳感器 電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作(圖11)。主要由彈性元件、電阻應變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應變片貼在彈性元件上,彈性元件受力變形時,其上的應變片隨之變形,并導致電阻改變。測量電路測出應變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經后以數字形式顯示出被測物的質量。

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