對于稱重傳感器來說,用戶關注的點除了有產品的質量、價格外,還有什么呢?當然是傳感器的性能了。
如果一個稱重傳感器的性能都很差,那么后面測算的數據都不用想了,肯定是不會達標的。在了解影響其性能因素之前,我們首先要了解稱重傳感器的基本構成元素。
稱重傳感器一般是由變換元件、測量元件、敏感元件等幾部分組成,有時還加輔助電源。
1、變換元件
又稱傳感元件,是將敏感元件的輸出轉變為便于測量的信號。如電阻應變式稱重傳感器的電阻應變計(或稱電阻應變片),將彈性體的形變轉換為電阻量的變化;電容式稱重傳感器的電容器,將彈性體的位移轉變為電容量的變化。有時某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料,在外載荷的作用下,在發生變形的同時輸出電量。
2、測量元件
將變換元件的輸出變換為電信號,為進一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應變式稱重傳感器中的電橋電路,壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。
3、敏感元件
直接感受被測量(質量)并輸出與被測量有確定關系的其他量的元件。如電阻應變式稱重傳感器的彈性體,是將被測物體的質量轉變為形變;電容式稱重傳感器的彈性體將被測的質量轉變為位移。
4、輔助電源
為傳感器的電信號輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此,作為一個產品必須標明供電的要求,但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器,如磁電式速度傳感器,由于他輸出的能量較大,故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。
了解完稱重傳感器的基本構成后,我們再來看看影響其性能的具體因素包含哪些。
用做稱重傳感器彈性體的金屬材料,由于其內部復雜的組織結構關系,當受到外力作用后在微小晶粒之間會產生微應變,在外力消失以后,微應變隨之消失,但是是否能夠完全恢復到不受力的原始狀態,則因彈性體的金屬材料而異。如果加載力的曲線和卸載力的曲線不重合,差值越大,則遲滯性越大。其差值主要來源于材料本身成分的穩定性、均勻性、熱處理后的徑向組織等等。知道遲滯性產生的原因,我們可以通過選擇合適的金屬材料,采用先進的熱處理方式提高彈性極限,來減小產生遲滯性。
稱重傳感器的應變計主要由敏感柵、基底、被覆層和引線等所組成。它是通過敏感柵的電阻應變效應,把彈性體的應變轉變為阻值變化,如果材料本身就存在遲滯性的話,應變計也就存在著遲滯性。目前世界上有名的應變計廠家都在制造應變計時充分考慮到遲滯性,采用自補償措施,以便把遲滯性減少到低的水平。這也是選擇稱重傳感器時必須考慮的因素。
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彈性體和應變片組成好后,傳感器還需要才用密封膠進行密封處理,主要是為固定線路和密封,防止外界環境對傳感器性能的影響。從表面上看,密封膠在固化后是比較軟的,相對彈性體的強度幾乎可以忽略不計。如果在應用于小量程測力的場合,這個作用必須予以考慮。當很小力作為在彈性體上時,彈性體變形則很小,密封膠厚度就影響著發生的形變。
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