8451-6001 德國Burster 稱重傳感器

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器應先要考慮傳感器所處的實際工作環境，這點對正確選用稱重傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。在稱重傳感器主要技術指標的基本概念和評價方法上，新舊國標有質的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。

舊國標將應用對象和使用環境條件*不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區分。舊國標共有21項指標，均在常溫下進行試驗；并用非線性、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項指標中的大誤差，來確定稱重傳感器準確度等級，分別用0.02、0.03、0.05表示。

衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號。

考慮到不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉換的影響，稱重傳感器的性能指標主要有線性誤差、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質量計量系統中，通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器準確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯系起來，以便選用對應于某一準確度衡器的稱重傳感器。法制計量組織(OIML)規定，傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70%，稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規定溫度范圍內由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶δ。這就允許制造廠對構成計量總誤差的各個分量進行調整，從而獲得期望的準確度 

8451-6001 德國Burster 稱重傳感器

分類

編輯

稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類，以電阻應變式使用較廣。

光電式

包括光柵式和碼盤式兩種。

光柵式傳感器利用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。利用光電管、轉換電路和顯示儀表，即可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，上面帶有按一定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，碼盤也隨之轉過一定角度。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處理，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

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，即可確定被測物的質量。液壓式傳感器結構簡單而牢固，測量范圍大，但準確度一般不超過1/100。

電容式

它利用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，兩極板之間的距離發生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化。測出頻率的變化即可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。

主要優點

電阻、電感和電容是電子技術中的三大類無源元件，電容式傳感器是將被測量的變化轉換成電容量變化的傳感器，它實質上就是一個具有可變參數的電容器。

電容式傳感器具有下列優點：

(1)高阻抗，小功率，僅需很低的輸入能量。

(2)可獲得較大的變化量，從而具有較高的信噪比和系統穩定性。

(3)動態響應快，工作頻率可達幾兆赫，稠b接觸測量，被測物是導體或半導體均可。

(4)結構簡單．適應性強，可在高低溫、強輻射等惡劣的環境下工作，應用較廣。

隨著電子技術及計算機技術的發展，電容式傳感器所存在的易受干擾和易受分布電容影響等缺點不斷得以克服，而且還開發出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器：因此它在非電量測量和自動檢測中得到廣泛應用，可測量壓力、位移、轉速、加速度、A度、厚度、液位、濕度、振動、成分含量等參數。電容式傳感器有著很好的發展前景。

主要缺點

缺點一：輸出阻抗高，負載能力差

缺點二：輸出特性非線性

缺點三：寄生電容影響大

電磁力式

它利用承重臺上的負荷與電磁力相平衡的原理工作。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，使杠桿恢復至平衡狀態。對產生電磁平衡力的電流進行數字轉換，即可確定被測物質量。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10千克之間。

磁極變形式

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即可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，一般為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

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，即可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，即可求出被測物的質量。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，但結構復雜，加工難度大，造價高。

音叉式傳感器的彈性元件是音叉。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增加，增加的程度與施加力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，即可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

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狀態。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，即可求出外力大小，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

利用 [電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作。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。

板環式

板環式稱重傳感器的結構具有明確的應力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結構簡單、受力狀態穩定、易于加工等優點。目前在傳感器生產中還占著較大的比例,而對這種結構傳感器的設計公式目前還不很完善。因這種彈性體的應變計算比較復雜,通常在設計時把它看作為圓環式彈性體進行估算。特別是對1t及以下量程的板環式傳感器設計計算誤差更大,同時往往還會出現較大的非線性誤差。