动态称重系统技术方案

1、动态称重系统技术方案目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc16608 第一章 公司简介 PAGEREF _Toc16608 h 5 HYPERLINK l _Toc18219 第二章 称重变送器 PAGEREF _Toc18219 h 6 HYPERLINK l _Toc2609 第三章 称重传感器 PAGEREF _Toc2609 h 7 HYPERLINK l _Toc536 第四章 称重传感器的基本原理 PAGEREF _Toc536 h 18 HYPERLINK l _Toc20183 第六章 静态称重变送器 PAGEREF _Toc20183 h 28

2、 HYPERLINK l _Toc31378 第七章 称重传感器的专业术语 PAGEREF _Toc31378 h 29 HYPERLINK l _Toc23093 第八章 称重传感器基础知识 PAGEREF _Toc23093 h 32 HYPERLINK l _Toc28358 第九章 称重传感器-电子称和健康秤有什么区别 PAGEREF _Toc28358 h 35 HYPERLINK l _Toc31953 第十章 拉绳式位移传感器的工作原理 PAGEREF _Toc31953 h 36 HYPERLINK l _Toc15554 第十一章 称重传感器技术参数基本定义 PAGEREF

3、_Toc15554 h 37 HYPERLINK l _Toc19341 第十二章 数字称重传感器 PAGEREF _Toc19341 h 38 HYPERLINK l _Toc9797 第十三章 轮辐式称重传感器 PAGEREF _Toc9797 h 40 HYPERLINK l _Toc17487 第十四章 动态称重系统 PAGEREF _Toc17487 h 42 HYPERLINK l _Toc17629 第十五章 静态车辆称重系统与动态车辆称重系统的具体区别？ PAGEREF _Toc17629 h 44 HYPERLINK l _Toc28463 第十六章 称重模块 PAGEREF

4、 _Toc28463 h 44 HYPERLINK l _Toc23686 第十七章 各种称重传感器产品 PAGEREF _Toc23686 h 46 HYPERLINK l _Toc6071 第十八章 各种称重传感器的工作原理 PAGEREF _Toc6071 h 54 HYPERLINK l _Toc6521 第十九章 机械磅秤与电子衡器 PAGEREF _Toc6521 h 55 HYPERLINK l _Toc9655 第二十章 传感器常用术语 PAGEREF _Toc9655 h 58 HYPERLINK l _Toc12933 第二十一章 称重传感器的分类有哪些？是怎么区分的？ P

5、AGEREF _Toc12933 h 61 HYPERLINK l _Toc28248 第二十二章 称重传感器的分类 PAGEREF _Toc28248 h 62 HYPERLINK l _Toc930 第二十三章 电子工业称重传感器仪表配置 PAGEREF _Toc930 h 66 HYPERLINK l _Toc5451 第二十四章 称重软件 PAGEREF _Toc5451 h 69第一章 公司简介AA智能化系统开发有限公司成立于是2002年，专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能控制等智能化系统开发的大型

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9、器，是一种将物理量变换成电信号，将毫伏信号输出的传感器经隔离放大转换成标准直流信号的变送器。通常采用SMT工艺，针对工业过程的电阻应变式信号传感器而设计制造，适用于于不同规格称重传感器。 二、用途称重变送器在工业称重过程中常用的一种变送器，广泛应用于数据采集、信号传输转换和集散称重控制系统和配料系统，主要应用于水泥、混凝土、玻璃、造纸、塑胶、化工、冶金、有色、棉纺、试验机等行业称重式料位、重量负荷、张力、拉压力信号的变送、显示、检测等。 HYPERLINK /view/4233409.htm 三、特点称重变送器有稳定性好，输出信号可以直接用PLC等控制，安装简易第三章 称重传感器称重传感器实际

10、上是一种将质量 HYPERLINK /view/54338.htm t _blank 信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个 HYPERLINK /view/10929.htm t _blank 衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。一、称重传感器简介传统概念上，负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称，用单项参数评价它的计量特性。旧国标将应用对象和使用环境条件完全不同的“称重”和“测力”两种传感器合二为一来考

11、虑，对试验和评价方法未给予区分。旧国标共有21项指标，均在常温下进行试验；并用非线性、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度附加误差以及额定输出温度附加误差6项指标中的最大误差，来确定称重传感器准确度等级，分别用0.02、0.03、0.051.0表示。 衡器上使用的一种力传感器。它能将作用在被测物体上的重力按一 称重传感器定比例转换成可计量的输出信号。考虑到不同使用地点的重力加速度和空气浮力对转换的影响，称重传感器的性能指标主要有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。在各种衡器和质量计量系统中，通常用综合误差带来综合控制传感器准确度，并将综合误差带与衡器误差带(图

12、1)联系起来，以便选用对应于某一准确度衡器的称重传感器。国际法制计量组织(OIML)规定，传感器的误差带占衡器误差带的70%，称重传感器的线性误差、滞后误差以及在规定温度范围内由于温度对灵敏度的影响所引起的误差等的总和不能超过误差带。这就允许制造厂对构成计量总误差的各个分量进行调整，从而获得期望的准确度。 二、称重传感器分类1称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。 1、光电式传感器包括光栅式和码盘式两种。 光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号（图2）。光栅有两块，一为固定光栅，另一为装

13、在表盘轴上的移动光栅。加在承重台上的被测物通过传力 HYPERLINK /view/85065.htm t _blank 杠杆系统使表盘轴旋转，带动移动光栅转动，使莫尔条纹也随之移动。利用光电管、转换电路和显示仪表，即可计算出移过的莫尔条纹数量，测出光栅转动角的大小，从而确定和读出被测物质量。 码盘式传感器（图3）的码盘（符号板）是一块装在表盘轴上的透明玻璃，上面带有按一定编码方法编定的黑白相间的代码。加在承重台上的被测物通过传力杠杆使表盘轴旋转时，码盘也随之转过一定角度。光电池将透过码盘接受光信号并转换成电信号，然后由电路进行数字处理，最后在显示器上显示出代表被测质量的数字。光电式传感器曾主

14、要用在机电结合秤上。 2、液压式传感器如图4所示，在受被测物重力P作用时，液压油的压力增大，增大的程度与P成正比。测出压力的增大值，即可确定被测物的质量。液压式传感器结构简单而牢固，测量范围大，但准确度一般不超过1/100。 3、电磁力式传感器它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作（图5）。当承重台上放有被测物时，杠杆的一端向上倾斜；光电件检测出倾斜度信号，经放大后流入线圈，产生电磁力，使杠杆恢复至平衡状态。对产生电磁平衡力的电流进行数字转换，即可确定被测物质量。电磁力式传感器准确度高，可达1/20001/60000，但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。 4、电容式传感器它利用电容器振

15、荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作(图6 )。极板有两块，一块固定不动，另一块可移动。在承重台加载被测物时，板簧挠曲，两极板之间的距离发生变化，电路的振荡频率也随之变化。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器耗电量少，造价低，准确度为1/2001/500。 5、磁极变形式传感器如图7所示，铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时，内部产生应力并引起导磁率变化，使绕在铁磁元件（磁极）两侧的次级线圈的感应 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 电压也随之变化。测量出电压的变化量即可求出加到磁极上的力，进而确定被测物的质量。磁极变形式传

16、感器的准确度不高，一般为1/100，适用于大吨位称量工作，称量范围为几十至几万千克。 6、振动式传感器弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。 振弦式传感器的弹性元件是弦丝。当承重台上加有被测物时，V形弦丝的交点被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力减小。两根弦的固有频率发生不同的变化。求出两根弦的频率之差，即可求出被测物的质量。振弦式传感器的准确度较高，可达1/10001/10000，称量范围为100克至几百千克，但结构复杂，加工难度大，造价高。 音叉式传感器的弹性元件是音

17、叉。音叉端部固定有压电元件，它以音叉的固有频率振荡，并可测出振荡频率。当承重台上加有被测物时，音叉拉伸方向受力而固有频率增加，增加的程度与施加力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出重物施加于音叉上的力，进而求出重物质量。音叉式传感器耗电量小，计量准确度高达1/100001/200000，称量范围为500g10kg。 7、陀螺仪式传感器如图10所示，转子装在内框架中，以角速度绕X轴稳定旋转。内框架经轴承与外框架联接，并可绕 HYPERLINK /view/437124.htm t _blank 水平轴 Y 倾斜转动。外框架经万向联轴节与机座联接，并可绕垂直轴Z 旋转。转子轴 (X轴)在未

18、受外力作用时保持水平状态。转子轴的一端在受到外力(P/2)作用时，产生倾斜而绕垂直轴Z 转动（进动）。进动角速度与外力P/2成正比，通过检测频率的方法测出，即可求出外力大小，进而求出产生此外力的被测物的质量。 陀螺仪式传感器响应时间快(5秒)，无滞后现象，温度特性好（3ppm）， 振动影响小， 频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的计量准确度(1/300001/60000)。 8、电阻应变式传感器利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作（图11）。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输 HYPERLINK /view/327800.htm t _blank

19、电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。 电阻应变式传感器的称量范围为300g至数千kg，计量准确度达1/10001/10000，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器均使用此传感器。 （1）、电阻应变式称重传感器原理 电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片2变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的

20、测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。 一、电阻应变片 电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。 设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作，这种材料的泊松系数是。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R = L/S（） （21） 当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长L，其

21、横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作。 对式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有： R = L/S + L/S SL/S2 （22） 用式（2-1）去除式（2-2）得到 R/R = / + L/L S/S （23） 另外，我们知道导线的横截面积S = r2，则 s = 2r*r，所以 S/S = 2r/r （24） 从材料力学我们知道 r/r = -L/L （25） 其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。把式（24）（25）代入（2-3），有 R/R = / +

22、 L/L + 2L/L =（1 + 2（/）/（L/L）*L/L = K *L/L （2-6） 其中 K = 1 + 2 +（/）/（L/L） （2-7） 式（2-6）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。 需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。 在材料力学中L/L称作为应变，记作，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便 常常把它的百万分之一作为单位，记作。这样，式（2-6）常写作： R/R = K

23、(28) 二、弹性体 弹性体是一个有特殊形状的 HYPERLINK /view/2137593.htm t _blank 结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。 以AA公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。 设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。 肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，

24、阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。 = （3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2-9） 其中：Q-截面上的剪力；E-扬氏模量：泊松系数；B、b、H、h为梁的几何尺寸。 需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。 三、检测电路 检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。 因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参

25、数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。 三、称重传感器的选择：1、KITOZER系列KITOZER 系列（GEFRAN）称重传感器用于测量在机械引导滚筒上的上经常用来缠绕用的张力塑料膜或胶带的张力。它可以安装在机械底盘上的固定和传送轴上，它对末端轴所起到的作用是一个压力敏感元件和负载的功能。它可以用于固定和旋转两种轴上。KITOZER 系列传感器可与固定的，4 M6 螺纹或中心螺纹是与M10或M12 的适配法兰一起供货。 主要特征： 测量范围为从 100N 到 2KN 精度等级：0.5% 抗腐蚀 内部形成的校准信号 最小灵敏度轴线方向是从固定孔开始的35 度。

26、 保护等级：IP65（DIN40050） 形成过载保护 2、TC系列TC 系列负载单元是张力测量传感器，它常用于静态测量和动态测量，压缩形式，具有较好的精度。它的机械部分是由一整块的金属部分组成，所以这个基本的测量元件和它的外壳部分没有焊接过程，从而使尺寸更小，并且加强了保护等级，这种点部测量的结构，具有8 个张力测量，减少因负载的不完善的应用带来的误差。并联的称重元件的典型应用是：贮藏箱、加料斗、大的称重平台。不锈钢结构适合于石油化学和化学工业中攻击性环境的应用。 主要特征： 测量范围为从 100 到 20.000Kg HYPERLINK /image/aa59892bcdfd86d7e7c

27、d400c t _blank 称重传感器 精度等级：0.2% 全部不锈钢结构 抗腐蚀 内部形成的校准信号 保护等级：IP67（DIN40050） 3、TU系列TU 系列负载单元是张力测量传感器，它常用于静态测量和动态测量，压缩形式，具有较好的精度。所有变送器的每个负载单元质块（Kg）经过校准。TU 系列准负载从50Kg 到1 吨的均可供货。这种型号具有IP67 的保护等级，所以它可以用来使用到一些具有危险的化学工业中，它的机械部分是由一整块的金属部分组成，所以没有焊接过程。这意味着它可以高度防止机械冲击和振动。这种致密的尺寸意味着这些单元可以使它放置在难于进入和空间较小的位置。 主要特征： 测

28、量范围为从 50 到 1000Kg 精度等级：0.2% 全部不锈钢结构 抗腐蚀 保护等级：IP67（DIN40050） 压缩尺寸 四、称重传感器的仪表应用称重仪表也叫称重显示控制仪表，是将称重传感器信号（或再通过重量变送器）转换为重量数字显示，并可对重量数据进行储存、统计、打印的电子设备，常用于工农业生产中的自动化配料，称重，以提高生产效率。 在工企业中应用的称重仪表性能指标通常用精确度（又称精度）、变差、敏锐度来形貌。仪表工校验仪表通常也是调校精确度，变差和敏锐度三项。 1.变差是指称重仪表被测变量（可明白为输入信号）多次从差异偏向到达同一数值时，仪表指示值之间的最大差值，大概说是仪表在外界

29、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）不划一的程度，两者之差即为仪表变差。可靠性 称重控制仪表可靠性是化工企业仪表工所寻求的另一紧张性能指标。可靠性和仪表维护量是相反相成的，仪表可靠性高阐明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量就大。对付化工企业检测与进程控制仪表，大部门安置在工艺管道、种种塔、釜、罐、器上. 2.称重仪表在称重传感器中的稳固性 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仪表工非常体贴的一天性能指标。由于化工企业利用仪表的环境相比拟力恶劣，被测量的介质温度、压力变革也相比拟力大，

30、在这种环境中投入仪表利用，仪表的某些部件随时间连结稳固的本领会低沉，仪表的稳固性会降落。徇或表征仪表稳固性现在尚未有定量值，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干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每每双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大，是仪表工最不盼望出现的事情。 3.称重仪表的 敏锐度偶然也称放大比，也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增长放大倍数可以提高仪表敏锐度，单纯加大敏锐度并不变化仪表的基天性能，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。仪表敏锐度应连结恰当的量。 对于大部分

31、客户来讲，仪表精度虽然是一个紧张指标，但在实际利用中，每每更强调仪表的稳固性和可靠性，因为化工企业检测与进程控制仪表用于计量的为数不多，而大量的是用于检测。别的，利用在进程控制体系中的检测仪表其稳固性、可靠性比精度更为紧张。 随着仪表更新换代，特别是微电子技能引入称重仪表制造行业，使仪表可告性大大提高。仪表生产厂商对这天性能指标也越来越珍视，通常用平均无妨碍时间MTBF来形貌仪表的可靠性。一台全智能称重变送器的MTBF比一样平常非智能仪表如电动变送器要高10倍左右。称重仪表在使用前要与称重传感器配套进行数字标定。标定实际上就是用标准砝码对衡器进行校准。标定后的仪表内部保存有相对于这一组传感器的

32、标定系数。有了这个系数后，仪表才可以把称重传感器的模拟信号转变为重量数字显示。 TJH-2A平行梁传感器五、传感器市场前景预测咨询传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。 一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到

33、整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEKITOZER-MS(Micro-ElecKITOZERo-MechanicalSysteKITOZER-MS，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。 目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感

34、器的出现与市场份额的扩大。 六、称重系统中称重传感器的选择3称重传感器在选用时要考虑到很多因素，实际的使用当中我们主要从下列几个因素考虑。另外，称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标。 (1)、传感器的数量和量程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(支撑点数应根据秤体几何 HYPERLINK /view/18274.htm t _blank 重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只传感器。 传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来

35、讲，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。下面给出一个经过大量实验验证的 HYPERLINK /view/3167938.htm t _blank 经验公式。 公式如下： C=K0K1K2K3(Wmax+W)/N 式中 C一单个传感器的额定量程 W一秤体自重 Wmax一被称物体净重的最大值 N一秤体所采用支撑点的数量 K0一保险系数，一般取1.21.3之间 K1一冲击系数 K2一秤体的重心偏移系数 K3一

36、风压系数 (2)、传感器的准确度等级选择称重传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下，选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。 (3)、各种类型传感器的使用范围称重传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠；另一方面要考虑厂家的建议。对于传感器制造厂家来讲，它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感

37、器适用于电子皮带秤、分选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等；柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。 (4)、使用环境称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对于正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。一般情况下，高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题；粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响；在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象；电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下我们必须选择对应的

38、称重传感器才能满足必要的称重要求。第四章 称重传感器的基本原理一、电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产

39、生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务。以AA公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。二、如何选用称重传感器a.称重传感器被喻为电子衡器的心脏，它的性能在很大程度上决定了电子衡器的准确度和稳定性。在设计电子衡器时，经常要遇到如何选用传感器的问题。称重传感器实际上

40、是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。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。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。根据经验，一般应使传感器工作在其30%70%量

41、程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%30%之内，使传感器的称量储备量增大，以保证传感器的使用安全和寿命。传感器型式的选择主要取决于称量的类型和安装空间，保证安装合适，称量安全可靠；另一方面，要考虑厂家的建议。厂家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构型式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围，譬如铝式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡、天车秤等；柱式传感器适用于汽车衡、动态轨

42、道衡、大吨位料斗秤等。所以，采用的传感器满足仪表输入灵敏度的要求，能够与所选仪表匹配。满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。三、称重传感器的分类a.按受力方式分压式拉式拉压式梁式b.按弹性体材料分不锈钢：主要应用在食品、化工、医药等有腐蚀性环境的场所；合金钢：腐蚀性环境场所；铝合金：一般使用在量程小、价格低的市场。

43、c.按输出数据类别分模拟传感器：输出为模拟量信号，如电压、电流等；数字传感器：直接输出为我们所希望得到的数字信号，如公斤、吨等。d.按适用温度分常温：使用在常规场所，对温度没有特殊要求；高温：使用在冶金、核电等温度较高（一般在100以上）的环境；低温：使有在温度低于-30场所，如冷冻试验。e.按精度可查阅GB/T7551-1997称重传感器f.按外型结构分柱式S型轮辐式梁式单点式等四、称重传感器的基本应用称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、

44、配料秤、罐装秤等五、称重传感器原理桥式称重传感器,S型拉力传感器,轮幅式称重传感器,平等梁称重传感器,柱式称重传感器,桥式测力传感器,S型测力传感器,轮幅式测力传感器,平等梁测力传感器,柱式测力传感器产品特点及结构 采用合金钢材质，无色阳极化处理,封胶。主要适用电子计价秤、计重秤等小台面电子秤 ,推荐电子秤台面尺寸：250300 mm主要技术参数 额定载荷(Kg) 3 120 精度等级 C2、C3 绝缘电阻(M) 5000(100VDC) 综合误差(%F.S) 0.03、0.02 激励电压(V) 912 (DC) 灵敏度(mV/V) 2.00.1 温度补偿范围() -10 +40 非线性(%F

45、.S) 0.03、0.017 使用温度范围() -20 +55 滞后(%F.S) 0.03、0.02 零点温度影响(%F.S/10) 0.03、0.017 重复性(%F.S) 0.02、0.01 灵敏度温度影响(%F.S/10) 0.02、0.014 蠕变(%F.S/30min) 0.02 安全过载范围(%F.S) 150 零点输出(%F.S) 1 极限过载范围(%F.S) 200 输入阻抗() 4056 防护等级 IP65 输出阻抗() 3503 电缆线 四芯屏蔽电缆4 0.42m 接线方法 输入(电源) + ： 红色；输入(电源) - ： 黑色；输出(信号) + ： 绿色；输出(信号) -

46、 ：白色1、称重就是用来称量物体的重量mg，称重传感器就是用来将物体的重量性质力转化为电信号并输出的一种传感仪器。2、原理很简单，就是电阻分压原理。你可以在网上百度搜索“惠斯通电桥”百度文库里有详细的相关资料。3、蠕变，就是称重传感器受外界环境或自身因素的影响导致其测量值发生变化，其变化值一般很小，PPM级的。蠕变和零漂是同时存在的。现在的称重传感器的蠕变和零漂受加工工艺的影响比较大。4、线性，就是在称重传感器的量程范围内被称重物体的质量与传感器输出的变化量成比例关系。y=kx。5、滞后，就是由空载加压向载力在某一值m记录其输出值a，然后从满压载力减压到该值m记录输出值b，此时a与b是不一样的

47、。b比a要滞后。6、还有重复性。 六、电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。 1、电阻应变片 电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们

48、来介绍一下它的意义。 设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作，这种材料的泊松系数是。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R=L/S（）（21） 当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作。 对式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有： R=L/S+L/SSL/S2（22） 用式（2-1）去除式（2-2）得到 R/R=/+L/LS/S（23） 另外，我们知道导线的横截面积S=r2，则

49、s=2r*r，所以 S/S=2r/r（24） 从材料力学我们知道 r/r=-L/L（25） 其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。把式（24）（25）代入（2-3），有 R/R=/+L/L+2L/L =（1+2（/）/（L/L）*L/L =K*L/L（2-6） 其中 K=1+2+（/）/（L/L）（-） 式（2-6）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。 需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个

50、无因次量，即它没有量纲。在材料力学中L/L称作为应变，记作，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便 常常把它的百万分之一作为单位，记作。这样，式（-）常写作： R/R=K(28) 2、弹性体 弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务。 以AA公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。 设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。 肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神

51、，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。 =（3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/（B（H3-h3）+bh3）（2-9） 其中：Q-截面上的剪力；E-扬氏模量：泊松系数；B、b、H、h为梁的几何尺寸。 需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。 3、检测电路 检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，

52、所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。 因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。 七、称重传感器工作原理称重传感器是电子衡器的心脏，下面我们来了解一下称重传感器的工作原理。1. 两个典型的力学模型当F0时，R1、R3被拉伸，阻值增大；R2、R4被压缩，阻值减小。2. 惠斯顿电桥在应变计的电测技术中，应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求。电桥根据电源的性质分直流电桥和交流电桥两种，当Ui为直流时该电桥为直

53、流电桥。电桥电路如上图所示，它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。1) 直流电桥的电压输出根据分压原理，从D-A-C半桥来看，从D经A到C的电压降为Ui，通过R1、R2的电流I1=Ui/（R1+R2） （1）R2上的电压降为I1R2，代入（1）得UAC=Ui*R2/（R1+R2） （2）同样，D-B-C半桥的电压降也是Ui，R3上的电压降为：UBC=Ui*R3/（R3+R4） （3）则输出电压UO是UBC与UAC之间的差，即R1R3-R2R4UO=UBC-UAC= Ui （4）（R1+R2）（R3+R4）由（4）可知，当桥臂电阻满足如下条件时，即R1R3=R2R4 （5）电桥的输出电压UO

54、=0，电桥处于平衡状态。为了保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（置零），这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。2) 按上述力学模型解释：当F=0时，R1R3=R2R4；U0=0；当F0时，R1、R3增加，R2、R4减小，U00。若欲得到与上述电信号相反的结果时，只需将A与C（或B与D）之间的电源正、负极互换即可。3) 当桥臂电阻的阻值发生变化时，电桥的输出电压也随着发生变化，当RR时，其输出电压与电阻变化率R/R（或应变）成线性关系。第五章 数字称重信号变送器数字称重变送器/重量变送器是一款高精度低温漂变送器，采用先进的 HYPERLINK /product/searchf

55、ile/3357.html t _blank 微处理器技术与独特 HYPERLINK /product/searchfile/1053.html t _blank 电路设计，为 HYPERLINK /product/searchfile/138.html t _blank 称重传感器提供隔离激励电源并将称重 HYPERLINK /product/file471.html t _blank 传感器信号数字化处理运算并隔离输出。使用范围广，能适应各种称重传感器、 HYPERLINK /product/searchfile/1030.html t _blank 压力传感器与各种采用惠斯通结构的 HY

56、PERLINK /product/searchfile/1972.html t _blank 力传感器。采用先进的数字化调校技术，具有传统产品所不具备的多种先进性能。采用无 HYPERLINK /product/file329.html t _blank 电位器技术，解决了传统产品采用电位器所带来的难调校、调校精度差、抗振性差、温漂大与需要频繁调校等诸多缺点。温度漂移自动补偿。一、主要特点：高精度低温漂。关键元件均采用国际品牌元器件,高精度低温漂元件电源端具有过压过流保护，所有 HYPERLINK /product/file398.html t _blank 端子均有抗强干扰与误接电源保护等多

57、种保护措施，让用户更放心使用。 采用SMD贴片工艺输入采用高达24位高精度低温漂ADC输出采用高达高精度低温漂16位DAC采用无电位器设计，数字化校准技术，精度高可靠性高，可以保持精度多年不变，无需定期校准。电源、输入与输出之间全隔离可以选购 HYPERLINK /icstock/291/RS485.html t _blank RS485或者报警输出采用标准 HYPERLINK /stock_35M/35MM.html t _blank 35MM导轨安装二、型号定义QS601 AX BX1 2 3 1、数字称重变送模块2、模拟输出类型A0无模拟量输出A1420mAA2020mAA3010mAA

58、405VA515VA6010V3、通讯报警输出B0无通讯报警B1RS485B2备用三、技术规格传感器的灵敏度：-3.93.9mV/V。后继的版本将可以编程信号量程，以更好地适应其他灵敏度的传感器。传感器负载：最大能负载4个350传感器，具有传感器短路过载保护功能，防止模块过载或短路损坏。反应时间：50KITOZER-MS输入精度:0.03%FS输入线性: 0.02%FS输出精度: 0.1%FS输出线性: HYPERLINK /stock-ic/100M.html t _blank 100M隔离耐压:1500VDC电源： HYPERLINK /stock-ic/24VDC.html t _bla

59、nk 24VDC10%。电源功耗：5W(不接传感器时)使用环境：温度-20+60,湿度90%RH四、接线与操作说明1、尺寸(mm)外形尺寸:宽高深:4576105安装方法：35MM导轨安装，请垂直安装，以利于内部热量散发第六章 静态称重变送器应变传感器数字变送控制器（以下简称变送器）是一种多用途重量信号转换设备，集显示变送和控制于一体，具有串行数字信号输出，模拟信号输出等多种功能，采用导轨安装方式，体积小重量轻KITOZER700经过严格的电磁兼容性测试，性能可靠，同时采用按键操作及数码管显示。适用于各种拉力、压力、张力测量、称重式料位，料斗秤、天车秤、吊秤、拉压力试验机等电阻应变式称重传感器

60、的应用场合。同时能满足模拟称量传感器的数字化升级，在粮食、轻工、冶金、建材、化工、有色、能源、机械等各行业工业过程称重与测力上广泛应用。一、KITOZER700功能特点： 低温飘 6位LED数字显示 体积小巧 可选按键或上位机驱动软件操作 可设定地址，实现多达99个联网 RS232/485通讯口（二选一）,可选Modbus协议；可选件：profibus-DP通讯板 模拟输出：020mA、420mA、15V、010V（四选一） 4路光耦隔离开关量输入，每路可分别用于去皮、清零、净重、毛重转换二、KITOZER700技术参数： 电 源：直流24V（18V-30V） 消耗电源：最大10瓦 工作温度：