GB-T13335-1991 磁弹性测力称重传感器

UDC

N1I

53.084:681.269:531.751

暑日

中华人民共和国国家标准

GB/T13335一91

磁弹性测力称重传感器

Magnetoelasticforceandweighttransducers

1991门2一14发布

1992一10一01实施

国家技术监督n

发布

中华人民共和国国家标准

GB/T13335一91

磁弹性测力称重传感器

Magnetoelasticforceandweighttransducers

主题内容与适用范围

本标准规定了磁弹性测力称重传感器的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装和贮

本标准适用于根据铁磁材料的磁弹性效应制成的磁弹性测力称重传感器(以下简称传感器)。

引用标准

GB4208外壳防护等级的分类

GB4439工业自动化仪表工作条件振动

GB4451工业自动化仪表振动(正弦)试验方法

GB5603负荷传感器名词术语

ZBY003仪器仪表包装运输技术条件

ZBY247工业自动化仪表术语

术语

除采用GB5603和ZBY247规定的术语外，下列术语适用于本标准。

磁弹性效应magnetoelasticeffect

铁磁材料受机械力(如压力、张力、扭力等)作用后，而引起导磁系数发生变化的现象。

同义词:压磁效应。

测力称重传感器forceandweighttransducers

能感受力或物体的质量(重量)并将其转换成可测信号输出的传感器。

产品分类

，型式

1.1传感器按导磁体受力截面形状主要分为

a.矩形;

b.圆形;

c.圆环形。

1.2传感器按结构分为:

a.带外壳的;

b.不带外壳的。

1.3传感器按受力形式分为:

a.压式;

国家技术监曹局1991一12门4批准1992一10一01实施

GB/T13335一91

b.拉式;

c.拉压式;

d.剪切式。

4.1.4传感器按工作原理分为:

a.磁性各向异性式;

b.电抗式;

c.变压器式。

4.1.5传感器按输出信号分为:

a.电压;

b.频率。

4.2基本参数

4.2.1测量范围的上限值

传感器测量范围的上限值应自下列数系乘10^，为零和正整数)中选取:

1,(1.2),(1.5),2,(2.5),3,(4),5,(6),8,

注:①括号内的数值不推荐采用.

②力测量范围上限值的单位为N。

③质量〔重量)测量范围上限值的单位为kg和t,

4.2.2精确度等级

传感器的精确度等级分为:

0.1,0.2.(0.3),0.5,1.0,1.5,(2.0),2.5,5.0级。

注:括号内的数值不推荐采用。

4.2.3激励电源

传感器的激励电源为交流电源，由配套显示仪表供给，其公称值为:

频率:50Hz,400Hz或者由制造厂规定的频率值。

电压:推荐采用6.3,12,24,36V或者由制造厂规定的电压值。

4.2.4正常工作环境条件

传感器的正常工作环境条件为:

温度:一2s-+70C;

相对湿度:10/100%;

大气压力:86^106kPa,

技术要求

5门与精确度有关的技术指标

与精确度有关的技术指标应不超过表1的规定。

表

序号项口名称

精确度等级

0.10.2(0.3)0.51.01.5(2.0)2.55.0

5.1.1

基本误差限

士0.1士02士0.3士0.5士1士1.5士2士2.5士5

51.2

线性度误差

5.1.3

回差

0.10.20.30.7511.5

5.1.4

重复性误差

0.050.10.150.250.30.50.751

，

5.1.5

死区

0.040.080.10.150.30.50.60.81.5

GB/T13335一91

注:除死区是以传感器的额定测量范围上限值的百分数表示外，表中的技术指标均以传感器理论输出信号量程的

百分数表示。理论输出信号量程为理论输出信号上、下限值的代数差(以下同).

5.2与影响量的影响有关的技术指标

5.2.1当传感器在下列影响量按试验方法中相应条款的规定变化时，传感器输出信号的变化应不超过

表2的规定。

a.环境温度;

b.外界磁场;

c.水平方位偏载。

表2%

序号项目名称

精确度等级

0.10.2(0.3)0.51.01.5(2.0)2.5

5.0

5.2.1a

环境温度:

环境温度每变化1。℃时.

零点输出信号变化

输出信号的量程变化

0.03

0.05

0.06

0.08

0.1

0.12

0.15

0.18

0.3

0.5

0.5

0.8

0.6

1.0

不作考核

5.2.16

外界磁场:

外界磁场发生变化时，

零点输出信号变化

0.10.20.30.50.751.0

不作考核

5.2.1c

水平方位偏载:

水平方向位置发生变化时，

输出信号的量程变化

0.10.10.15

0250.50.751.0

5.2.2当传感器在下列影响量按试验方法中相应条款的规定进行变化和试验之后，其基本误差、线性

度误差、回差和重复性误差均应符合表1的规定:

8.过载;

b.湿热;

c.机械振动;

d.加速寿命;

e.连续冲击。

5-3其它技术指标

5.3.1响应时间

传感器的响应时间应不超过表3的规定。

表3

激励电源频率

Hz

50

400

5.3.2始动漂移

传感器的始动漂移应不超过表4的规定。

响应时间

表4

精确度等级

0.10.2(0.3)0.5

1.01.5(2.0)2.55.0

始动漂移

0.050.10.150.25

0.50.7

不作考核

3.3绝缘电阻

传感器的绝缘电阻在下列端子之间不小于20MO.

GB/T13335一91

a电源端子一输出端子;

b.电源端子一外壳;

c.输出端子一外壳。

传感器进行湿热试验之后，在上述端子之间的绝缘电阻应不小于2MSZD

3.4绝缘强度

传感器的下列端子之间应能承受试验电压为正弦交流500V,频率为50Hz的绝缘强度试验。

a.由顺端不-输出端子:

电源端子一外壳;

输出端子一外壳。

阮L

传感器进行湿热试验之后，在上述端子之间应能承受试验电压为正弦交流375V,频率为50Hz的

绝缘强度试验。

5.3.5防水外壳

采用防水外壳的传感器应符合GB4208中防水IPX6级的规定要求，试验后传感器壳体内应无水

进入，且绝缘电阻和绝缘强度仍应符合5.3.3与5.3.4条的要求。

5卜I6外观

传感器的受力面不得有划痕和锈点，外壳和零部件表面的涂覆层和铭牌均完好，无明显伤痕，所有

标志的文字和符号应清晰、完整并牢固。

6试验方法

6.1试验的环境条件

6.1-，参比大气条件

传感器的参比性能应在下述大气条件下进行试验:

温度:18-22C;

相对湿度:60%一70%;

大气压力:86106kPa,

6.1.2一般试验的大气条件

无需在参比大气条件下进行的试验，推荐采用下述大气条件:

温度:15^-35C;

相对湿度:45%-75%;

大气压力:86106kPa,

每项试验期间，允许的温度变化为1'C/10mine

6.1.3其它环境条件

除上述大气条件外，试验尚应在下述环境条件下进行:

磁场:除地磁场外，其它外界磁场对传感器性能的影响小到可忽略不计。

机械振动:机械振动对传感器的影响小到可忽略不计。

6.2电源条件

传感器激励电源的电压偏差不得超过公称值士1.o%,频率偏差不得超过公称值士。.2写。

6.3安装条件

6.3.1传感器的载荷方向与传感器的受力面中心垂直线之间的交角应不大于30,

6.3.2不带外壳的传感器，其上、下均压板的高度应大于传感器受力面最长对角线的1/2。受力面的平

行度和平面度应优于公差等级4级。

6.4试验的一般规定

6.4.1除非条款中另有规定，与精确度有关的试验均应在参比工作条件下进行，且被试传感器和试验

Gs/T13335一91

设备均应先在参比工作条件下使之稳定。

不具备参比大气条件时，在保证传感器与精确度有关的指标在参比工作条件下能符合要求的情况

下，允许采用一般试验大气条件进行试验。

6.4.2除非条款中另有规定，只有涉及的影响量在规定的工作条件范围内变化，其它影响量均应在参

比工作条件下保持恒定，且影响量对传感器的影响应在规定的正常工作条件极限值上确定。

6.4.3试验所用的仪器和设备，包括力标定器，其基本误差限应不大于被试传感器基本误差限的1/3e

6.4.4被试传感器在进行性能试验前需施加预载荷三次，每次加载至满载荷后退回到零载荷，保持

10s。三次预载荷后，再过2min(在此期间允许对测试仪器和激励电压进行调整)进行性能试验。

6.4-5性能试验，先以相同的增量施加递增载荷，直到满载荷。在加到每一级载荷试验点后，保持5s

再读取传感器输出信号值。

达到满载荷后，以相同的方法和要求施加递减载荷，在减到每一级载荷试验点后，保持5s再读取

传感器输出信号值。

6.4.6载荷的点数不得少于6个(包括零载荷点)。

6.4.7在性能试验时，按6.4.5条连续进行测量，至少三次循环。每一测量循环间隔为1min，性能试

验过程中不允许有任何调整。

64.8输出信号的测量

传感器的电压输出信号或频率输出信号应直接在传感器的输出端子上测得。

6.5基本误差的试验

在被试传感器上依次施加不少于6个载荷，通常为。%,20%,40%,60%,80%和100%量程的载

荷，并在每次施加载荷后测量传感器每个试验点上的输出信号值。以上、下两行程为一个测量循环，共测

量三个循环。

传A器的基本误差的百分数s.按公式(1)计算:

U.一U。

v

X100(1)

式中U,—被试试验点上实际输出信号值，mv或Hz;

U—被试试验点上理论输出信号值，mv或Hz;

Uv—理论输出信号量程，mv或Hz,

U、由公式((2)确定:

UN=UM一Uo(2)

式中:UM—载荷为上限值时三次上行程所测得的实际输出信号的算术平均值，mv或Hz;

vo—载荷为下限值时三次下行程所测得的实际输出信号的算术平均值，mv或Hz.

U。由公式(3)确定:

Uv·i

U}=一下一十Uo

(3)

式中:i—被试试验点序数;

k—被试试验点总数。

6.6线性度误差的试验

线性度误差可与基本误差同时进行测定，传感器的线性度误差的百分数s,按公式(4)计算:

r，一U二

UH

X100(4)

GB/T13335一91

式中:r,—被试试验点上三次上、下行程实际输出信号值的算术平均值，mV或Hz.

6.了回差的试验

回差可与基本误差同时进行测定。传感器回差的百分数氏按公式<5)计算:

jU，一U,}

U

X100%(5)

式中:U,—同一试验点上三次上行程实际输出信号值的算术平均值，mV或Hz;

Uz—同一试验点上三次下行程实际输出信号值的算术平均值，mV或Hz.

6-8重复性误差的试验

重复性误差可与基本误差同时进行测定。传感器的重复性误差的百分数S按公式((6)计算:

么r___。，，、

。，=二入luu羚...................................·一、。少

VN

式中:Or—同一行程同一试验点上三次测量的实际输出信号之间的最大差值，mV或Hz.

6.9死区的试验

传感器的死区应在测量范围上限值的10%,50%和90%三点上测定。

测量死区的仪表，其分辨率应小于传感器规定死区的1/5.

测定死区的步骤如下;

a.缓慢渐渐增加(或减小)载荷，直到刚好看出一个可察觉的输出变化;

b.记下这时的载荷值;

c.以相反方向缓慢渐渐减小(或增加)载荷，直到刚好看出一个可察觉的输出变化;

d·记下这时的载荷值。

载荷的增量(b项和d项的差值)即为死区。每个试验点上应至少测量3个循环((a至d项)。

传感器的死区的百分数S，按公式((7)计算:

“一鲁X100%

(7)

式中:as-最大载荷的增量(多个循环中b项和d项的最大差值);

尸—传感器额定测量范围的上限值。

6.10环境温度变化影响的试验

被试传感器先放入温度试验箱中，在20士2℃范围内的任一恒定温度下，测量和计算其零点和量

程，然后按以下的试验温度和试验顺序进行两个循环的试验(试验过程中不得作任何调整):

+20C;+40C;+55C;+70C;+20'C;0'C;一10'C;一25C;+20'C。

试验时试验温度应逐渐变化，每一温度允差为士2C。在每一温度上应保持足够的时间(不少于

2h)，使传感器的温度恒定。再测量和计算其每一温度点上的零点和量程，并按公式((8)计算各相邻两个

温度试验点上每变化IOC时零点和量程的变化的百分数(8,):

101U。一UAI

It:一t}IU}

x100

·。⋯。·。······。········，-(8)

式中:Uq—t,温度下零点的实际输出信号值或输出信号量程，mV或Hz;

Uu-t2温度下零点的实际输出信号值或输出信号量程,mV或Hz;

t}—前一个试验温度点，‘C;

t2—后一个试验温度点，‘C,

注:当试验设备不具备时，只有对测量范围上限值大于10kN(或It)的传感器.允许只检验其零点输出信号变化

GB/T13335一91

6.11外界磁场影响的试验

传感器应先在参比工作条件下测量其零点输出信号值。

本试验应在由频率为50Hz的交流电产生的磁场强度为400A/m的外磁场中进行。

传感器放在磁场线圈的中心转台上，转动中心转台和磁场线圈，并调整移相器((0^-3600)，使传感器

处于最不利的磁场方向和相位上，在这条件下测量传感器的零点输出信号变化。零点输出信号变化的百

分数Sm按公式((9)计算:

X1000/u

塑叭

--

式中:AUm—有外界磁场影响与无外界磁场影响时的传感器零点输出信号值之间的差值，mV或Hz.

6.12水平方位偏载影响的试验

将传感器以水平方向分别转动900,1800,2700，每次转动后均施加三个循环的额定载荷，并测量传

感器满载荷时的输出信号值，然后按公式((10)计算水平方位偏载影响的百分数Sa

S,=U,一U,

~-，，~~~-X100%a

VH

..。。.。。.。二。二。⋯。.。。。...⋯(10)

式中:Ue—水平方向转动900,1800,270。后，传感器满载荷时的实际输出信号值，mV或Hz;

Uaa—初始方位时，传感器满载荷时的实际输出信号值，mV或Hz,

6.13过载影响的试验

传感器上连续施加三次和一次持续时间为1h的200%测量范围上限值的载荷，在卸载30min后，

测量传感器的基本误差、线性度误差、回差和重复性误差。

6.14湿热影响的试验

传感器应先在参比工作条件下放置24h，使之稳定，然后将传感器放进温度为4。一呈℃，相对湿度为

910/o-95%的湿热试验箱内，并保持48h.

将传感器从试验箱中取出，并在30min内完成传感器的绝缘电阻和绝缘强度试验，传感器的绝缘

电阻应符合5.3.3条的规定;绝缘强度试验的试验电压应按5.3.4条的规定。

在8h内检查传感器的外观，并在参比工作条件下重新测量其基本误差、线性度误差、回差和重复

性误差。

6.15机械振动影响的试验

传感器的振动试验的严酷等级应符合GB4439规定的等级V.H.4的要求。试验方法应符合

GB4451的规定。

传感器在零载荷情况下，将传感器以频率为10-60,Hz，位移幅值。15mm在三个相互垂直的方向

上依次承受1h的振动试验。试验后，检查传感器有无损坏，并重新测量其基本误差、线性度误差、回差

和重复性误差。

6.16加速寿命的试验

在传感器上施加交变载荷为测量范围上限值的30%---80%，每分钟加载和卸载20-50次，共10万

次的循环，试验后测量传感器的基本误差、线性度误差、回差和重复性误差。

6.17连续冲击影响的试验

将传感器按运输要求装入运输包装箱中，又将包装箱直接或通过过渡结构用缚带紧固在连续冲击

试验台上，过渡结构应有足够的刚度，避免引起附加的谐振，然后使包装箱承受下列试验:

脉冲波形:近似半正弦波;

加速度:100士10m/s2;

脉冲持续时间:n士2ms;

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脉冲重复频率:60^-10。次/min;

连续冲击次数:1000士10次。

试验后，将传感器从包装箱中取出，仔细检查传感器有无损坏，并测量传感器的基本误差、线性度误

差、回差和重复性误差。

6.18响应时间的试验

在传感器接通电源的条件下，施加不小于20%测量范围上限值的阶跃载荷，测量传感器输出信号

由初始值上升到其稳态值的90%时的时间间隔。

6.19始动漂移的试验

试验前，传感器应在参比工作条件下放置24h，但不接通电源，然后在传感器上施加10%测量范围

上限值的载荷。接通电源，记下5min,lh和4h的输出信号值。断开电源，传感器再在参比工作条件下

放置24h，用90测量范围上限值的载荷重复上述试验，并按公式(11)计算传感器的始动漂移的百分

数S,:

入___，，

入=井-x1uu为

vN

(11

式中:2d—各相邻时间间隔所测得的实际输出信号之间的最大差值，mV或Hz.

6.20绝缘电阻的试验

绝缘电阻应在温度为15^-35℃和相对湿度不大于75%的环境条件下用额定电压为直流500V的

兆欧表进行试验。

试验应在5.3.3条的各端子之间进行。

6.21绝缘强度的试验

绝缘强度应在温度为15^35℃和相对湿度不大于75%的环境条件下进行试验。

先将试验设备的空载电压设定在规定的试验电压的50%，然后接入被试传感器，试验设备的功率

应足以使所设定的电压在传感器接人后下降不超过10%，使试验电压逐步平稳地上升到规定值，保持

1min，应不出现击穿或飞弧。然后使试验电压平稳地下降到零.切断电源。

试验应在5.3.4条的各端子之间进行。

6.22防水外壳的试验