1、檢測(cè)技術(shù)與儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：稱重傳感器原理、結(jié)構(gòu)線路及其應(yīng)用一、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要稱重傳感器稱重系統(tǒng)的心臟。隨著技術(shù)的進(jìn)步,由稱重傳感器制作的電子衡器已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè),實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，特別是隨著微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過(guò)程控制中的一種必需的裝置，從以前不能稱重的大型罐、料斗等重量計(jì)測(cè)以及吊車秤、汽車秤等計(jì)測(cè)控制，到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝中的自動(dòng)檢測(cè)和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重傳感器，目前，稱重傳感器幾乎運(yùn)用到了所有的稱重領(lǐng)域。但其結(jié)構(gòu)原理等對(duì)大多數(shù)自動(dòng)化專業(yè)的初學(xué)者來(lái)說(shuō)相對(duì)比較陌生，課程設(shè)計(jì)中，我們選用C

2、XF01輪輻式傳感器，針對(duì)稱重傳感器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路原理圖、特性及相關(guān)影響因素做進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，了解。二、 正文第一節(jié)、稱重傳感器原理：稱重傳感器是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。第二節(jié)、CXF01輪輻式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖：檢測(cè)電路原理：檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥Ｒ驗(yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。其實(shí)稱

3、重傳感器原理上就是壓力傳感器，形狀不一樣而已，通常有很多種方法傳感的，但我見(jiàn)到，用得比較多，比如地磅用的那些，一般為電渦流式。也就是說(shuō)，他有一個(gè)電渦流觸發(fā)繞組，然后還有一個(gè)傳感器感應(yīng)電渦流強(qiáng)度。由于這個(gè)傳感器整體是金屬封裝，電渦流在其內(nèi)部，受到壓后形變，渦流就發(fā)生變化，放大后就可以讀到數(shù)據(jù)了。然后，封裝這個(gè)東西的材料，通常選用剛性材料， 總之，就是一般的金屬，比如鋼，但肯定不會(huì)用很軟的東西的。至少電渦流方式傳感的壓力傳感器，是不會(huì)用軟金屬制造的。因?yàn)榧词故卿摚退闶艿綁毫π巫兡敲磶孜⒚?，那么電渦流的變化也足夠感應(yīng)出到底變化了多少而且如果是軟金屬，稱很重東西的時(shí)候，可能很容易出問(wèn)題。第四節(jié)、傳感

4、器的選擇：、傳感器數(shù)量的選擇。是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來(lái)說(shuō)，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。、傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考

5、慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。公式如下：C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/NC單個(gè)傳感器的額定量程;W秤體自重;Wmax被稱物體凈重的最大值;N秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量;K-0保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.21.3之間人;K-1沖擊系數(shù);K-2秤體的重心偏移系數(shù);K-3風(fēng)壓系數(shù)。因此，可選用量程為15t的傳感器(傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊訂做)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器，

6、如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%30%之內(nèi)，使傳感器的稱量?jī)?chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。、傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠;另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會(huì)根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等;鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等;鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等;柱式傳感器適用于汽車衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。最后，還要對(duì)傳感器準(zhǔn)確度等

7、級(jí)進(jìn)行選擇。、傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿足下列兩個(gè)條件：1.滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入情號(hào)大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)果必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。傳感器和儀表的匹配公式：傳感器輸出靈敏度*激勵(lì)電源電壓*秤的最大稱量秤的分度數(shù)*傳感器的個(gè)數(shù)*傳感器量程2

8、.滿足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對(duì)傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn)，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。第三節(jié)、環(huán)境給傳感器造成的影響(1)高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題。對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。(2)粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。

9、不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。常見(jiàn)的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來(lái)看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為量差。對(duì)于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對(duì)于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。(3)在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過(guò)噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。(4)電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。在此情況下，應(yīng)對(duì)傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢

10、查，看其是否具有良好的抗電磁能力。(5)易燃、易爆不僅對(duì)傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。其次對(duì)傳感器數(shù)量和量程的選擇。第四節(jié)、稱重傳感器的各大影響因素稱重模塊是一種新型傳感器應(yīng)用結(jié)構(gòu)。它將高精度剪切梁稱重傳感器、負(fù)荷傳遞裝置及安裝連接板等部件合為一體，既保證了剪切梁傳感器高精度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，又解決了因安裝不當(dāng)造成的稱量誤差的問(wèn)題。稱重模塊分為兩類：FW靜

11、載稱重模塊：主要適用于側(cè)向力較小的靜載荷稱重場(chǎng)合。靜載稱重模塊可以非常方便地安裝在各種形狀的容器上。CW動(dòng)載稱重模塊：主要適用于承受水平作用力的機(jī)械裝置如流水線、傳送帶等，另外動(dòng)載稱重模塊還可用于機(jī)械平臺(tái)秤的改造理論上，秤的精度可以和傳感器的精度相同，然而罐秤的系統(tǒng)因素受到如下因素的影響：內(nèi)部震動(dòng)：內(nèi)部的震動(dòng)是由液體的晃動(dòng)和絞碎引起的，使用隔離來(lái)減少震動(dòng)，在傳感器和鏈接固定處使用減震墊將震動(dòng)減小到最少，儀表（終端）采用濾波技術(shù)減少震動(dòng)影響；溫度：影響溫度變化可能引起罐的熱脹冷縮，而導(dǎo)致受力點(diǎn)移位，從而使得傳感器不能垂直受力，如果溫度超出傳感器的規(guī)定，可能會(huì)損壞傳感器使得測(cè)量不準(zhǔn)確在傳感器和罐之

12、間采用一些隔熱和低導(dǎo)熱的材料。風(fēng)力影響：風(fēng)力對(duì)稱會(huì)產(chǎn)生很大的影響，向上的風(fēng)力 向下的風(fēng)力 和側(cè)向風(fēng)力都作用在稱和模塊上使得容量大一點(diǎn)的模塊以容納模塊所受的向下風(fēng)力增加機(jī)械限位以保證罐的位置提供擋風(fēng)條件減少風(fēng)的影響-(通常來(lái)說(shuō)費(fèi)用比較高)以上是部分稱重傳感器影響因素，其外還有地震力影響、沖擊載荷、振東（外部）、濕氣 腐濁和雜志、壓力不平衡的很多因素。第5節(jié) 、稱重傳感器的應(yīng)用 稱重傳感器在我們今天的社會(huì)生活起著重要的作用，下面以稱重傳感器在水泥業(yè)中的應(yīng)用來(lái)看。現(xiàn)在，不少?gòu)S家規(guī)定其稱重系統(tǒng)的精度在0額定稱量值的整個(gè)稱量范圍內(nèi)為水泥、水、外加劑1%，砂、石料2%。須知，預(yù)拌混凝土國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的是實(shí)物

13、計(jì)量精度，而一般計(jì)量?jī)x器在020%范圍相對(duì)誤差較大，因此，還是混凝土攪拌樓（站）的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的20100%的稱量段滿足水泥、水、外加劑1%，砂、石料2%的計(jì)量允許偏差更為實(shí)際一些。更為合理的精度標(biāo)注方式是采用衡器行業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)表述，即作為累計(jì)料斗秤，應(yīng)采用自動(dòng)稱量準(zhǔn)確度的等級(jí)標(biāo)志1.0和2.0。這類秤的檢定項(xiàng)目與用途相適應(yīng)，既包括物料試驗(yàn)（確定累計(jì)誤差）也包括靜態(tài)檢定。 通常將1.0級(jí)秤設(shè)計(jì)為1000分度，2.0級(jí)秤設(shè)計(jì)為500分度?？梢钥闯觯诟吡砍潭?.0級(jí)秤的誤差為0.15%，2.0級(jí)秤的誤差為0.3%，并不比以前廠家規(guī)定的0.1%和0.3%靜態(tài)精度高。但是在低量程段精度要求確實(shí)是提高

14、了。在這種情況下需要確認(rèn)所選用的傳感器在低量程段能否也滿足要求。按秤的分度數(shù)選擇傳感器最簡(jiǎn)單的方法就是1000分度的秤選用1000分度的傳感器，500分度的秤選用500分度的傳感器。稱重傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中準(zhǔn)確度就是用分度數(shù)來(lái)表示的，但是由于多方面的原因，目前大多數(shù)生產(chǎn)廠仍用單項(xiàng)指標(biāo)表示傳感器的精度。用戶再根據(jù)單項(xiàng)精度指標(biāo)算出綜合誤差。選用起來(lái)麻煩一點(diǎn)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的混凝土攪拌樓稱重系統(tǒng)精度一般用分度數(shù)來(lái)表示，規(guī)定為1000分度。可能與他們使用高性能混凝土所占比例高有關(guān)。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，超高層建筑、超長(zhǎng)橋梁、大型水利工程以及其他暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑對(duì)混凝土的性能提出了越來(lái)越高的要求，混凝土技術(shù)也進(jìn)入了高科技時(shí)代，高性能混凝土的應(yīng)用比例不斷提升。生產(chǎn)高性能混凝土除了要正確選用原材料、確定合理的工藝參數(shù)外，施工工藝的控制也是十分重要的?；炷翑嚢铇侵信淞舷到y(tǒng)的準(zhǔn)確度是其中重要的一環(huán)。第6