常用称重传感器的正确使用

      在各种不同的称重计量场合中,我们在称重计量时为了保证计量性能的准确性,应该选择什么结构的称重传感器,如何了解各种外形不同的称重传感器的特性,选择合理的称重传感器,下面跟大家介绍下以下几种称重传感器的特性,了解常用称重传感器的正确使用。目前国内外用于大型衡器上的称重传感器大致有:柱式称重传感器、桥式称重传感器、双剪切梁吊环称重传感器、轴对称扭环型称重传感器、轮辐式称重传感器等。
一、几种称重传感器的特点
1.
柱式称重传感器
优点:结构紧凑、过载能力比较强、固有频率高动态响应快、安装较方便、制造成本低。
缺点:抗侧向和偏载能力较差(双膜片结构的较好)、固有线性较差、称重传感器不易固定易旋转。柱式称重传感器由于以上的诸多优点,目前在汽车衡上使用的比较多,但是其缺点也不能回避。针对柱式称重传感器的抗侧向和偏载能力较差的问题,一些公司的产品样本上专门推荐了“不影响计量性能”的偏载角度,其限位采用的是张拉式结构,使得承载器在水平状态基本处于不移动状态,同时保证又不影响垂直力的作用。而汽车衡的承载器长度比较大,采用的限位装置是水平状态下允许承载器有一定的位移,这样称重传感器也可能随之晃动。也就是在这种不断的晃动中,电缆线就不断被缠绕到称重传感器上,直至被拉断。第三个就是偏载分力的问题,为什么使用柱式称重传感器的汽车衡其段差(即是:偏载误差)比较大?这里固然与承载器的加工带来的“边界条件”影响有关,但是从理论角度分析,由于热胀冷缩影响使承载器两端柱式称重传感器产生倾斜度大,从而带来偏载分力,称量量值越大造成的偏载误差就越大。同时,这个分力还与称重传感器的高度有关,高度大的称重传感器相对影响量就小一些,高度低的相对影响量就大一些。
2.
桥式称重传感器
优点:对加载点变化不敏感、抗偏载性能好、固有线性好、安装方便、称重传感器固定不旋转、制造成本低。
缺点:重心较高、过载能力较差,大秤量的称重传感器难以达到高的准确度等级。采用桥式称重传感器的长承载器衡器,在使用过程中其球状压头随着承载器长度变化,压头也在图3弹性体的球窝内沿长度方向滚动,使作用力加载方— 2—向偏移,从而产生偏载。虽然此类称重传感器的抗偏载性能比较好,但是位移量较大时也会影响一定的计量性能。为此笔者在1991年针对数字指示轨道衡产品承载器比较长的状况,考虑多只称重传感器受热胀冷缩的影响因素,申请了一个实用新型的专利,将称重传感器上压头设计成两种形式,一种是保留了原设计的球面形状,用于中间四只称重传感器,起到定位作用;一种是按照球面的最高点设计成平面形状,用于端部的称重传感器,不论热胀冷缩时承载器的长度如何变化,可以保证其承载器上的作用力总是垂直作用于称重传感器上。
3.
双剪切梁吊环称重传感器
优点:抗偏载性能好、称重传感器固定不旋转。
缺点:结构复杂、安装麻烦、制造成本高、过载能力差、占用空间大,此类产品也不宜制造大秤量结构。这种形式的称重传感器在使用中,与以前机械杠杆秤的吊环绕刀子摆动结构一样,作用点总是绕着称重传感器摆动,始终将作用力垂直作用在称重传感器上,既是承载器热胀冷缩的尺寸变化较大也不会影响计量性能。这种结构的关键点是作用力总是在称重传感器下面,从而保证了系统的稳定性。所以美国在大型衡器上图5普遍采用此类称重传感器,以下所选用的图5就是在一台大型衡器上截取的。
4.
轴对称扭环型称重传感器

优点:结构紧凑、体积小、高度低、重量轻、固有线性好、准确度高、受载后底环无变形或变形很小几乎没有滞后、对于偏心载荷和侧向载荷不敏感、输入输出阻抗大、称重传感器固定不旋转。
缺点:安装稍复杂、附件的制造成本较高。正是由于此类产品的阻抗大,所以输出信号大、功耗比较小,在欧洲多个国家习惯选用这种称重传感器做汽车衡等大型衡器。笔者所见到多家公司在一台混凝土结构的汽车衡上,只使用四只此类称重传感器支撑一个18m长、重42t的钢筋混凝土承载器。如果使用于有冲击载荷的环境下时,选用的上压头可以是专门制作的有缓冲层的结构;如果使用于热胀冷缩较大的承载器时,可以将压头的高度设计的高一些,5.轮辐式称重传感器
优点:抗偏载性和侧向载荷能力强、过载能力强、不受加载点和支撑边界影响、应力发布均匀、线性好、称重传感器固定不旋转。
缺点:机械加工难度大、制造成本较高、固有滞后大且不易控制,l此类称重传感器在我国80年代初中期,被大量使用于汽车衡类的大型衡器上,但是由于其本身存在的机械加工问题和滞后误差等,被后来的悬臂梁称重传感器和桥式称重传感器所替代。
三、结论从以上五类称重传感器结构可以清楚看出,只有柱式称重传感器弹性体在使用中是随着承载器的晃动而移动的,即在安装时垂直的称重传感器柱体,由于承载器长度热胀冷缩变化,称重传感器的柱体产生了偏移,也就使作用力产生了分力,从而称重传感器出现称量误差。而其他四类称重传感器由于弹性体是固定的,当热胀冷缩影响承载器长度变化和承载器晃动,仅仅是其压头产生了偏移,作为传递作用力的弹性体是不会随承载器的变化而移动,使得在称重传感器上的作用力还能垂直传递,对汽车衡称量性能的影响比较小;同时,由于弹性体不是随承载器晃动,弹性体也不会产生旋转,电缆线就不会缠绕弹性体。