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浅谈如何正确选用地磅称重传感器

时间:2018-09-26 14:19   点击数:

称重传感器被称为电子称重系统及地磅中的心脏部件。称重传感器的误 差和准确度直接关系到称重系统的准确度。显而易见,对于选用合适的称重传感器并将其用 于相应准确度的称重系统中去,是具有重要意义的。本文主要从称重传感器结构形式、量程、 封装方式来谈如何正确选用称重传感器

1.前言

称重传感器被称为电子称重系统及地磅中的心脏部件。科学技术的飞速发展,由称重传 感器制作的电子称重系统及地磅也已广泛地 应用到各行各业,实现了对物料快速、准确的称 量。随着电子微处理技术的发展,工业生产过程 中自动化程度的不断提高,称重传感器已成为过 程控制中一种必需的装置,从大型罐体、反应釜、 料仓等的称重以及吊车秤、汽车秤等计测控制, 到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的 自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重 传感器。

称重传感器的误差和准确度直接关系到称重 系统的准确度。显而易见,对于选用合适的称重 传感器并将其用于相应准确度的称重系统中去, 是具有重要意义的。正确选用称重传感器是要结 合称重系统的实际情况充分考虑称重传感器的 结构形式、额定载荷、封装方式等因素。

2.称重传感器结构形式的选择

目前市面上的的称重传感器结构形式主要有: 柱式称重传感器、双剪切称重传感器、单剪切称 重传感器、轮辐式称重传感器、扭环式称重传感 器、双联孔平行梁式称重传感器、悬臂梁传感器、 S型传感器、板环式称重传感器等等。这里需要强 调的是以上结构形式一般是根据外形使用特点 给出的通俗叫法,并不是严格意思上产品在使用 中的应变力学模型俗称。以柱式称重传感器为例, 目前市面上产品外形完全一样的产品,其内部受 力结构分为纯柱和双盲孔剪切结构两种。

从理论上讲任何称重系统都可以选用任何 结构形式的的称重传感器。如果要充分考虑称重 系统的可靠性、准确性、经济实用性等方面,不 同的选择将产生不同的效果。比如要对一个罐体 反应釜进行称重。既可以选择支撑方式、也可 以选择吊挂方式。同样对于轨道衡、皮带秤等其 地磅也即可选择支撑方式也可选择吊挂方式。 来了解一下支撑式和吊挂式称重系统的优缺点, 再选择称重传感器的结构形式就相对容易一些

2.1吊挂式称重系统

吊挂式称重系统中称重传感器处于在受重力 拉伸的状态下重物的重力方向比较容易与称重 传感器的受力几何中心轴线一致。整个称重系统 的复位比较好。大部分结构形式的称重传感器都 可以通过吊挂连接件实现吊挂形式的称重计量。 但在安装空间受限、称量范围大且对安全过载保 护装置要求高的场合一般不适用这种安装方式。 在中、小量程的称重系统中使用较多。应用在吊 挂式称重系统中的称重传感器主要有S型称重传 感器、板环式称重传感器、销轴式称重传感器等。

2.2支撑式称重系统

采用支撑方式安装应用的称重系统是非常广 泛,小到电子天平大到汽车衡、电子料位计等。 采用支撑式安装方式的称重系统称量上限值大、 具有安全的过载保护能力、安装连接件占据空间 小。单支撑式称重系统的缺点在于要保证重物的 受力与称重传感器的受力轴线吻合比较困难。必 须要求称重传感器及其连接件具有良好的抗侧向 力能力和迅速稳定的复位功能。不同结构形式的 称重传感器在对重力引入装置的要求也不同,在 选用时一定要按照使用要求选择合适的连接件。

3.称重传感器量程的选择

根据OIMLR60号国际建议这样描述的:称重 传感器的量程范围总是大于称重系统的称量范围。 称重系统若由n个传感器组成则每个传感器的 量程范围应大于称量范围的1/n称量范围的下限 是由称重系统的称重机构决定的。在不同的称重 系统中对称重机构的强度、刚度有不同的要求, 所以称重范围的下限在传感器量程范围内所占的 比重也有很大的差异。为了保证称量范围内有足 够大的分度数则应适当增大传感器的量程范围。

结合实际情况称重传感器的量程选择可依据 称重的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自 重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决 定。一般来讲传感器的量程越接近分配到每个 传感器的载荷其称量的准确度就越高。但是在 实际的使用当中,由于加载在称重传感器上的载 荷除被称量物体外,还存在承载体自重、皮重、 偏载及振动冲击等载荷,因此选用称重传感器时, 要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿 命。下面给出一个仅供参看的经验公式。

公式如下:

C=K0x K1x K2x K3 (Wmax+W /N 式中:C单个传感器的额定量程 W——承载体自重 Wmax——被称物体净重的最大值 N承载体所采用支撑点的数量 K0-保险系数,一般取1.21.3之间 K1-冲击系数

K2-承载体的重心偏移系数 K3-风压系数 如果上述公式中的参数无法确定,可依据下 述依据经验给出的简易公式计算:

C=ax (Wmax+W / N a值的大小,依据下述使用条件给定 N个传感器均匀受载,且在无振动、无冲 击条件下工作时,a=1.11.3

当偶尔有冲击振动时a=1.31.5

当在有重复性的冲击振动条件下进行动态称 重时,a=1.72.0

N个传感器不均匀受载时,则根据偏载可 能形成的最大载荷乘以上述系数即可。

4.称重传感器封装形式的选择

称重传感器一般都长期使用在各种复杂的工 况的环境中。长期经受温度、湿度的变化,有些 还工作在具有粉尘及腐蚀气体等环境中。所以在 选择称重传感器时根据使用环境、使用条件合理 选择称重传感器的封装形式也是比较关键。

称重传感器的封装方式一般采用全密封方式 和局部密封方式两种。全密封方式就是除了电缆 出线部位外,将敏感元件、补偿元件以及电路完 全封闭与外界环境完全隔离。一般采用金属膜 片、金属波纹管及其他柔性材料制作的波纹管或 膜片通过激光焊接、氩弧焊等方法实现;也有通 过,多层密封胶填充或直接注塑成型来实现。局 部密封方式则是仅对容易受湿度等影响的局部进行密封保护,弹性体大多还是处于裸露状态,这 种密封方式多数还是采用密封胶的涂覆方式进行 封装,比较常见的产品为电子计价秤中使用的双 联孔平行量结构的称重传感器。

实际应用当中称重传感器要具有很高的可靠 性和稳定性,必须要重视对称重传感器的封装方 式选择。选用的制约因素有:

4.1使用环境和条件

长期工作在湿度较高、具有腐蚀气体和粉尘 的环境中,必须采用全密封的方式的称重传感器, 如果使用环境在室内且基本上恒温恒湿则可使 用局部密封方式的称重传感器。

4.2小量程的称重传感器

全密封方式的小量程称重传感器采用全密封 方式的成本比较高,在制造当中也有一定的报废 率,因其采用全密封的过程中膜片或波纹管的焊接 对其原本形变量的影响较大很容易致使原产品在 封装前的准确度遭到破坏。相对来讲,小量程称重 传感器一般使用都在室内,且相当一部分在实验 室。绝大多数情况下是可以选择局部密封方式的称 重传感器。确实对封装方式有特殊要求的还是必须 采用全密封方式。

4.3准确度等级

全密封结构形式的称重传感器都是对于准确 度较高的称重系统而言,在使用要求不高的情况 下,为了降低成本没有必要采用全密封方式的称 重传感器,譬如:过载保护场合、判断称重信号 作为开关量的场所等。

4.4安装方式

不同的安装方式及安装空间对其所使用的称 重传感器尺寸外形都有一定的要求,是否采取用全密封方式还要取决于弹性体的外形。

5.结语

称重传感器正确选用的重要性不言而喻,上 文主要从三个方面进行了阐述,根据称重系统实 际现场的应用环境以及条件综合考虑对称重传 感器的选用不仅仅是以上述三个方面为准譬如 对称重传感器材质、准确度等级、连接附件以及 成本等的选择也是至关重要。同时也必须考虑后 续检定、维护拆装的方便性等。本文旨在拋砖引 玉,浅谈如何正确选用称重传感器,以便引起大 家的重视。