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称重传感器原理及设备留神事项

2017-09-15 19:31分类:电子技术 阅读:

 

电阻应变式称重传感器是依据这么一个原理:弹性体(弹性元件,活络梁)在外力效果下发作弹性变形,使张贴在它外表的电阻应变片(改换元件)也伴随发作变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发作改动(增大或减小),再经相应的丈量电路把这一电阻改动改换为电信号(电压或电流),然后结束了将外力改换为电信号的进程。


由此可见,电阻应变片、弹性体和查看电路是电阻应变式称重传感器中不行短少的几个首要有些。下面就这三方面扼要论说。
称重传感器一、电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻丝机械的散布在一块有机资料制成的基底上,即变成一片应变片。他的一个首要参数是活络系数K。咱们来介绍一下它的含义。
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ρ,这种资料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力效果时,它的电阻值为R:
R = ρL/S(Ω) (2—1)
当他的两头受F力效果时,将会伸长,也便是说发作变形。设其伸长ΔL,其横截面积则减小,即它的截面圆半径削减Δr。此外,还可用试验证实,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改动,记作Δρ。
对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻值改动了多少。咱们有:
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 (2—2)
用式(2--1)去掉式(2--2)得到
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S (2—3)
别的,咱们知道导线的横截面积S = πr2,则 Δs = 2πr*Δr,所以
ΔS/S = 2Δr/r (2—4)
从资料力学咱们知道
Δr/r = -μΔL/L (2—5)
其间,负号标明伸长时,半径方向是减小的。μ是标明资料横向效应泊松系数。把式(2—4)(2—5)代入(2--3),有
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L
=(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L
= K *ΔL/L (2--6)
其间
K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)
式(2--6))阐明晰电阻应变片的电阻改动率(电阻相对改动)和电阻丝伸长率(长度相对改动)之间的联络。
需求阐明的是:活络度系数K值的巨细是由制造金属电阻丝资料的性质抉择的一个常数,它和应变片的形状、标准巨细无关,纷歧样的资料的K值一般在1.7—3.6之间;其次K值是一个无因次量,即它没有量纲。
在资料力学中ΔL/L称作为应变,记作ε,用它来标明弹性一般显得太大,很不便当利当利当利当当利利当利
常常把它的百万分之一作为单位,记作με。这么,式(2--6)常写作:
ΔR/R = Kε (2—8)
二、弹性体
弹性体是一个有分外形状的构造件。它的功用有两个,首要是它接受称重传感器所受的外力,对外力发作反效果力,抵达相对静平衡;其次,它要发作一个高质量的应变场(区),使张贴在此区的电阻应变片比照抱负的结束应变枣电信号的改换使命。
以称重传感器的弹性体为例,来介绍一下其间的应力散布。
设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。
肓孔底部基地是接受纯剪应力,但其上、下有些将会呈现拉伸和紧缩应力。主应力方向一为拉神,一为紧缩,若把应变片贴在这儿,则应变片上半部将受拉伸而阻值添加,而应变片的下半部将受紧缩,阻值削减。下面列出肓孔底部基地址的应变表达式,而不再推导。
ε = (3Q(1+μ)/2Eb)*(B(H2-h2)+bh2)/ (B(H3-h3)+bh3) (2--9)
其间:Q--截面上的剪力;E--扬氏模量:μ—泊松系数;B、b、H、h—为梁的几许标准。
需求阐明的是,上面剖析的应力状况均是“有些”状况,而应变片实习感触的是“均匀”状况。
三、查看电路
查看电路的功用是把电阻应变片的电阻改动改动为电压输出。由于惠斯登电桥具有许多利益,如能够按捺温度改动的影响,能够按捺侧向力搅扰,能够比照便当的处理称重传感器的抵偿疑问等,所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的运用。
由于全桥式等臂电桥的活络度最高,各臂参数一同,各种搅扰的影响简略彼此抵销,所以称重传感器均选用全桥式等臂电桥。
设备留神事项
1、称重传感器要轻拿轻放,分外关于用合金铝资料作为弹性体的小容量传感器,任何振荡构成的冲击或许下跌,都很有或许构成很大的输出过失。
2、计划加载设备及设备时应确保加载力的效果称重传感器受力轴线重合,使歪斜负荷和偏疼负荷的影响减至最小。
3、在水平调整方面。假定运用的是称重传感器的话,其底座的设备平面要运用水平仪调整直到水平;假定是多个传感器一同丈量的状况,那么它们底座的设备面要尽量坚持在一个水平面上,这么做的意图首要是为了确保每个传感器所接受的力气底子一同。
4、依照其阐明中称重传感器的量程选定来断定所用传感器的额外载荷。
5、为防止化学腐蚀.设备时宜用凡士林涂称重传感器外外表。应防止阳光直晒和环境温度剧变的场台运用。
6、在称重传感器加载设备两头加接铜织造线做的旁路器。
7、电缆线不宜自行加长,在的确需加长时应在接头处锡焊,并加防潮密封胶。
8、在称重传感器周围最佳选用一些挡板把传感器罩起来。这么做的意图可防止杂物掉进传感器的运动有些,影响其丈量精度。
9、传感器的电缆线应远离强动力电源线或有脉冲波的场合,无法避竞时应把称重传感器的电缆线独自穿入铁管内,并尽量缩短联接间隔。
10、按其阐明中的称重传感器量程选定来断定所用传感器的额外载荷,称重传感器尽管自身具有必定的过载才干,但在设备和运用进程中应尽量防止此种状况。有时短时刻的超载,也或许会构成传感器耐久损坏。
11、在高度精度运用场合,应使/称重传感器和外表在预热30分钟后运用。

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