称重传感器的分类

称重传感器的分类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 。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 , 另一为装在表盘轴上的移动光栅 。加在承重台上的被测物通过传力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 。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上 。它利用电容器振荡电路的振荡频率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1/200~1/500 。
主要优点
电阻、电感和电容是电子技术中的三大类无源元件 , 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的传感器 , 它实质上就是一个具有可变参数的电容器 。
电容式传感器具有下列优点:
(1)高阻抗 , 小功率 , 仅需很低的输入能量 。
(2)可获得较大的变化量 , 从而具有较高的信噪比和系统稳定性 。
(3)动态响应快 , 工作频率可达几兆赫 , 稠b接触测量 , 被测物是导体或半导体均可 。
(4)结构简单.适应性强 , 可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作 , 应用较广 。
随着电子技术及计算机技术的发展 , 电容式传感器所存在的易受干扰和易受分布电容影响等缺点不断得以克服 , 而且还开发出容栅位移传感器和集成电容式传感器:因此它在非电量测量和自动检测中得到广泛应用 , 可测量压力、位移、转速、加速度、A度、厚度、液位、湿度、振动、成分含量等参数 。电容式传感器有着很好的发展前景 。
主要缺点缺点一:输出阻抗高 , 负载能力差
缺点二:输出特性非线性
缺点三:寄生电容影响大 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1/1000~1/10000 , 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1/10000~1/200000 , 称量范围为500g~10kg 。如图10所示 , 转子装在内框架中 , 以角速度ω绕X轴稳定旋转 。内框架经轴承与外框架联接 , 并可绕水平轴 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ω与外力P/2成正比 , 通过检测频率的方法测出ω , 即可求出外力大小 , 进而求出产生此外力的被测物的质量 。