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称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,它的性能在很大程度上决定了电子称重系统的精度和稳定性,因此被喻为称重系统的心脏。
一、灵敏度的选择
通常,在称重传感器的线性范围内,希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量对应的输出信号值才比较大,有利于信号处理。但灵敏度过高时,传感器的过载能力低,影响使用寿命,与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求根据自身的要求,选择合适的灵敏度。
比如:如果长期使用过程中确保不会产生过载,可以选择1.5MV/V以上的灵敏度,称量为满量程的30%~70%内,例如:德国HBM称重传感器RTN0.05/68T系列、梅特勒托利多SBC-2t称重传感器、威世特迪亚355-100kg传感器。
如果经常产生过载负荷,并容易产生动态冲击,需要选择超过过载力的量程,并降低传感器的灵敏度,提高过载能力。
过载选择可以 我公司技术支持,我公司技术支持会根据您的要求提供合适的灵敏度和量程。
比如有些大型的称重传感器灵敏度很小,例如一些120吨的地磅,灵敏度为5KG。而实验室用的某种数字称重天枰,灵敏度就很大,才0.01克。
称重传感器的灵敏度的单位是mV/V,和普通的力传感器单位不一样,它的输出是电压所以用mV作分子是我可以理解的,但是分母为什么用V呢?它的输入是什么呢?我们在选择称重传感器时,传感器的说明书会有很多参数向我们说明这种传感器的性能指,其中的抗干扰的,受温度漂移影响的。还有精度的。其中有一个参数叫灵敏度,它一般是向如下这么标注的:灵敏度 2±0.002(mv/v)这个灵敏度是什么意思呢?
这是传器的一个重要性能指标,当然其它指标也很重要,但在我们选择传感器要使用时,这个指标会直接影响到使用。
其实它的意思是,传感器在受到额定的拉力(如果满量程是200KG的,它的额定拉力就是200KG)做用下,在激励电压(也叫供桥电压,输入电压)是1v的情况下,它的两个输出端会有2mv的压力变化。
当然实际工作时激励电压会大于1v,一般为10v到12v。如果一个200KG的传感器,它的灵敏度是2±0.002(mv/v),它的激励电压是10v,那么在200KG拉力作用下,输出端的压力变化就是2*10=20mv。我们在选择传感器的时候,往往是三个或四个同时并联使用的,必须要求每个传感器的灵敏度要相同才能同时使用。如果不相同的会使整个秤不准,把一个东西放在同一个秤的不同地方会显示不同的重量。如果在更换损坏的传感器时,也要找到灵敏度和量程相同的传感器,其它的指标可以忽略,只要这两项指标相同,就是不同厂家的传感器放在一起用也可以。
传感器受力时,对应每一V工作电压的输出是多少MV,比如是1mv/v,表示在给工作电压一V时最大灵敏度受力输出是1MV。
给的工作电压大,灵敏度就高,但有限度的。
如何调节称重传感器输出灵敏度,就此问题做一下分析:
有的说通过调节激励电压可以改变灵敏度,是不是真的?
如果是的话,又如何调节使不同灵敏度的传感器能共同工作呢?
答案是:称重传感器的灵敏度 一般都是厂家出厂设定,用户不能调,在选择产品的时候要沟通好。提高激励电压进而提高精密度在一定程度上可行,但是会大大简短寿命,而且不可能有质的提高,不建议这样做,不符合规范。称重传感器是一个比较精密的配件,在一定的范围内可以调节激励电压,会使传感器输出信号相等,如果超出调节范围则会影响到传感器的各项性能。
举例如:称重传感器的灵敏度:1mV/V是什么意思?
称重传感器的灵敏度S,计算方法:传感器在一定的供电条件下Uin(比如5VDC),载荷达到额定满量程(比如10kg)时的输出变化量Uout(比如10mV)与供电电压的比值:S=Uout/Uin=10mV/5V=2mV/V.
如果传感器的灵敏度为1mV/V,那么在5VDC激励电源作用下,传感器在额定载荷时的输出信号应该为:Uout=S*Uin=1mV/V*5V=5mV
需要注意的是:以上满载荷时的输出,一定要除去传感器的零点输出。
比方:称重传感器 1-10KG 对应的是 0-5V的电压信号输出那么 也就是说 灵敏度 是每V中分辨到1mV,传感器的精度,或者叫传感器的灵敏度称重仪表给传感器DC1V的电压的话,感测器反馈回1MV的电压。
灵敏度是模拟传感器的技术指标, 是指在标称重量下的净输出电压除以激励电压. 最常见的是2mV/V.
数字称重传感器的灵敏度问题:
数字传感器没有灵敏度指标,只有内码,例如10万或20万. 每个数字传感器都有唯一的编码(即ID), 在组装成电子秤后,相互互不干涉. 校准偏载误差时,称重仪表根据可以找到各传感器编码,并根据各自的输出大小进行数字补偿,非常简单,而不需要像模拟传感器那样反复微调.
二、稳定性的选择
传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外,主要是使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择适合的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
同时需要考虑经济性,特殊环境使用的传感器价格比一般环境使用的传感器贵一些。
环境对称重传感器会造成如下影响:
1.高温环境造成传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。选择高温传感器。
2.露天粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。选择防潮传感器
3.在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。 选择防腐传感器,如不锈钢传感器。
4.电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。一般传感器都有此项功能,提供屏蔽线。如果影响过大,可以选择用铝盒全部封闭和多层屏蔽线及屏蔽层较厚不容易击穿的屏蔽线。
5.易燃、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。 选择防爆传感器或本安型传感器。 传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能经受住长时间的考验。
三、精度的选择
精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。
传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。
这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就选用精度等级能满足要求的传感器。 精度选择满足下列两个条件:
1.满足仪表输入的要求。传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号。
2.满足整台电子秤精度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器精度选择的时候,应使传感器的精度略高于理论计算值。
对传感器数量和量程的选择 传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。 传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但有较大冲击力的衡器,在选用传感器时,一般要使传感器工作在其量程的20%~30%之内,才能保证传感器的使用安全和寿命。
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