测量装置

称重传感器特性的浅谈

发布时间:2023/11/22 10:26:28   

称重传感器的几大发展趋势:

根据转换方法,称重传感器可分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变换式、振动式、陀螺式、电阻应变式等8种类型。电阻应变型应用广泛。称重传感器实际上是一种将质量信号转换为可测量电信号输出的装置。使用传感器首先要考虑传感器的实际工作环境,这对称重传感器的正确选择非常重要。它关系到传感器的正常工作和使用寿命,甚至关系到整个称重装置的可靠性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国家标准存在质的差异。主要有S型、悬臂型、辐条型、板环型、膜盒型、桥式、柱式等多种型式。称重传感器的综合误差带与称重装置的误差带相连,可以选择与某一精度称重装置相对应的称重传感器。

宁波辰邦浅谈称重传感器的几个发展趋势:

1:称重传感器产业化发展模式:加快形成从传感器研发到规模化生产的产业化发展模式,走自主**与合作相结合的跨越式发展道路,使中国成为世界传感器生产大国。

2:称重传感器产品结构向**、协调、可持续发展。产品品种向高科技、高附加值倾斜,特别是填补“空白”品种。

3:企业的生产规模(年生产能力)向规模经济或适度规模经济发展。大批量、宽量程通用传感器的生产规模按每年数亿台计算,部分中程传感器的生产规模按年产万台(含万台以上)计算。部分传感器和特种传感器的生产规模将达到每年几十万至几百万只。

4:生产方式向专业化方向发展。专业化生产的内涵是:生产的传感器种类少而精;专业生产某一应用领域所需的某一类型传感器产品,以获得较高的市场份额;专业化合作生产各类传感器企业。

5:称重传感器的批量生产技术正在向自动化方向发展。传感器制造技术的多样性和复杂性取决于传感器的种类和多样性以及所使用的敏感材料的不同。综观目前的传感器工艺生产线,大部分工艺已经实现了单机自动化,但距离生产过程的全自动化还有很多困难,有待于在未来广泛应用CAD、CAM等先进自动化设备和工业机器人,取得突破。

6:企业重点技术改造要加强从依赖引进技术向吸收引进技术和自主**的转变。

7:企业要加快从国内市场向国内外市场相结合的方向发展。

8:企业结构将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产并存”的格局发展。

称重传感器的动态特性:

宁波辰邦对称重传感器动态特性总结为是指称重传感器对随时间变化的输入量的响应特性。很多称重传感器要在动态条件下检测,被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间的函数,则其输出量也将是时间的函数,其间关系要用动特性来说明。动特性是称重传感器性能的一个重要方面,对其进行研究与分析十分必要。

宁波辰邦称重传感器的动特性取决于称重传感器本身材料的特性,另一方面也与被测量的形式有关。

1:材料本身特性

若材料本身有一个较高的固有频率(NaturalFrequency),例如压电材料,它就可以制成频率响应较高的称重传感器。另外若被测量变化的频率比较高,而称重传感器本身的响应比较慢,这样就会造成输出的失真,不能真实反映实际测量的状态。一般用冲击响应中称重传感器输出达到稳态值的时间t来表征其性能,如图1-4。对于不同的称重传感器,其达到稳态所需的时间不同。简单来说,对于一个瞬间的冲击作用力(阶跃输入),称重传感器输出所表现出来的特性,即它的动态特性。

2:被测量的形式

2.1规律性的:(1)周期性的:正弦周期输入、复杂周期输入;2)非周期性的:阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入;3)随机性的:

2.2平稳的:多态历经过程、非多态历经过程;2)非平稳的随机过程。

在研究动态特性时,通常只能根据“规律性”的输入来考虑称重传感器的响应。复杂周期输入信号可以分解为各种谐波,所以可用正弦周期输入信号来代替。其它瞬变输入不及阶跃输入来得严峻,可用阶跃输入代表。因此,“标准”输入只有三种;正弦周期输入、阶跃输入和线性输入。

经常使用的是前两种,所以在称重传感器选型时应注意被测量的特性,如果要求精确的看到它的动态变化,那么建议使用压电式或其他频响(ResponseFrequency)较高的称重传感器,并考虑到压电式称重传感器有一个放电时间常数,后期数采设备也必须有较高的采样频率(SampleRate),达到准确测量的目的。

称重传感器的静态特性:

称重传感器的输入-输出关系:输入(外部影响:冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素)—称重传感器—输出(外部影响:温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性(零漂)、分辨力、误差因素)。人们总希望称重传感器的输入与输出成唯一的对应关系,而且最好呈线性关系。但一般情况下,输入输出不会完全符合所要求的线性关系,因称重传感器本身存在着迟滞、蠕变、摩擦等各种因素,以及受外界条件的各种影响。一般称重传感器所标注的参数都是静态参数。

宁波辰邦对称重传感器静态特性的主要指标总结:线性度、灵敏度、重复性(稳定性)、迟滞性、分辨率、漂移等。

1:线性度(非线性度Nonlinearity)

指称重传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。

2:迟滞特性

表明检测系统在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程期间(循环负载),输入-输出特性曲线不一致的程度。也就是说,对同样大小的输入量,检测系统在下、反行程中,往往对应两个大小不同的输出量。

通过实验,找出输出量的这种最大差值,并以满量程输出YFS(满量程)的百分数表示,就得到了迟滞的大小式中,为输出值在正、反行程期间的最大差值。

3:重复性(Nonrepeatability)

重复性是指称重传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度,也叫稳定性,一般取多次连续测量同一输入值得最大随机误差。重复性的高低与许多随机因素有关,也与产生迟滞的原因相似,它可用实验的方法来测定。

4:蠕变性(Creep)

蠕变指的是材料在恒载下(外界载荷不变)的情况下,变形程度随时间增加的现象,表现在称重传感器上即其输出的变化百分比。对于国外的称重传感器来讲,尤其是称重传感器,他们所标注的参数是综合误差,其含义就是在非线性度误差、迟滞误差、重复性误差当中取其最大值作为误差参数。

5:灵敏度(Sensitivity)

对于线性称重传感器,其灵名度就是它的静态特性直线的斜率。



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