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現代化的稱(chēng)重系統是工業(yè)上的重要檢測技術(shù), 稱(chēng)重系統最核心的部分就是稱(chēng)重傳感器, 我國稱(chēng)重傳感器每年的生產(chǎn)量和使用量都在飛速的增長(cháng)。做為電子稱(chēng)重的關(guān)鍵技術(shù), 隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 稱(chēng)重傳感器在眾多領(lǐng)域起到了非常重要的作用, 它能夠實(shí)現對物料的精準和快速測量, 特別是與單片機等先進(jìn)的處理技術(shù)相結合后, 顯著(zhù)提升了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。稱(chēng)重傳感器作為現代化自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中的裝置之一, 還能夠應用于汽車(chē)、料斗等重量較大的設備或物料的稱(chēng)重使用。隨著(zhù)技術(shù)的研究與進(jìn)步, 稱(chēng)重傳感器在科技含量和精確度上都進(jìn)行了多處升級, 稱(chēng)重傳感器所能適應的工作場(chǎng)合也越來(lái)越全面。

1 稱(chēng)重傳感器基本原理

隨著(zhù)傳感器技術(shù)與其它高新技術(shù)的有效結合, 傳感器的相關(guān)研究與品質(zhì)得到了迅猛發(fā)展, 其種類(lèi)和功能也越來(lái)越豐富, 現階段工業(yè)上應用的傳感器包括了電阻式稱(chēng)重傳感器、電容式稱(chēng)重傳感器、振動(dòng)式稱(chēng)重傳感器、液壓式稱(chēng)重傳感器等多種類(lèi)型, 其具體結構及特點(diǎn)如下:

(1) 電阻式稱(chēng)重傳感器主要包括了彈性敏感元件和電阻應變計兩大部分。彈性敏感元件主要用于將物體的重量轉變?yōu)閺椥孕巫兊膽冎? 再通過(guò)電阻應變計將彈性形變產(chǎn)生的應變值轉化為電阻值的變化, 然后將轉化后的電阻值通過(guò)模數轉換裝置轉變?yōu)闃藴孰娦盘? 傳遞給稱(chēng)重儀表進(jìn)行顯示或由相關(guān)存儲處理單元進(jìn)行存儲和處理使用。

(2) 電容式稱(chēng)重傳感器的結構和特點(diǎn)與電阻式稱(chēng)重傳感器的結構和原理比較相似, 它是通過(guò)一個(gè)彈性敏感元件和電容式傳感器共同組成的稱(chēng)重結構。當彈性敏感元件產(chǎn)生形變并測量后會(huì )因彈性形變而引起電容值的變化, 再經(jīng)模數轉換將稱(chēng)重值傳遞給稱(chēng)重儀表或其它裝置。相對于電阻式傳感器電容傳感器對物料的稱(chēng)重更加迅速, 但是其使用壽命不如電阻式傳感器持久。

(3) 振動(dòng)式稱(chēng)重傳感器是當稱(chēng)重傳感器受到壓力的作用時(shí), 其內部的彈性元件會(huì )產(chǎn)生固有的振動(dòng)頻率, 這種固有頻率與物體重力的平方根成正比關(guān)系, 通過(guò)測出彈性元件固有頻率產(chǎn)生的變化就能夠計算出被測物料施加在彈性元件上的重力值, 從而計算出被測物料的重量。振動(dòng)式稱(chēng)重傳感器根據彈性元件的結構不同可分為振弦式稱(chēng)重傳感器和音叉式稱(chēng)重傳感器兩種類(lèi)型。振動(dòng)式稱(chēng)重傳感器的主要彈性元件是左右兩根弦絲, 當振動(dòng)式稱(chēng)重物體壓力作用于傳感器上時(shí), 兩根弦絲的固有頻率會(huì )發(fā)生不同程度的變化, 通過(guò)計算兩者之間的頻率之差就可以求出被測物體的實(shí)際質(zhì)量。音叉式稱(chēng)重傳感器是以音叉做為產(chǎn)生固有頻率振動(dòng)的彈性元件, 通過(guò)測量頻率的增幅能夠計算出被測物料的實(shí)際重量。

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4) 液壓式稱(chēng)重傳感器主要是利用物料作用于傳感器上方時(shí)會(huì )對傳感器內部的液體產(chǎn)生壓力作用, 液體受壓力后內部的壓力產(chǎn)生變化, 通過(guò)測量液體壓力的增加值能夠確定被測物料的實(shí)際重量。液壓式稱(chēng)重傳感器通常的工作方式有兩種:一是壓力厚膜技術(shù), 二是半導體電陰應變技術(shù)。這兩種方式都是通過(guò)不泄漏的液體壓力變化實(shí)現的傳動(dòng), 但相對于其它稱(chēng)重傳感器而言其測量精確度較低, 測量精度僅能達到1%。

除上述介紹的稱(chēng)重傳感器之外, 常用的稱(chēng)重傳感器還包括光電式稱(chēng)重傳感器、電磁力式稱(chēng)重傳感器、陀螺儀式稱(chēng)重傳感器等多種類(lèi)型, 不同的傳感器測量精度和適用范圍存在一定的差異, 但都是通過(guò)一定的壓力轉換為其它中間形式的介質(zhì)參數的變化, 再傳化為標準電信號進(jìn)行傳遞的過(guò)程。由于電阻式壓力傳感器在工業(yè)上應用最為廣泛, 下文以電阻式壓力傳感器為例介紹非線(xiàn)性誤差補償的常用方法[1]。

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