什么是称重传感器?称重传感器的使用及原理
时间:2024-05-09 阅读:633
什么是称重传感器?
称重传感器(英文:Load cell)是一种载荷转换器,是一种检测载荷或力,将其转换为电信号并输出的传感器。与负载和力相对应的输出用于负载显示和记录,也可用于控制。
负载/力检测方法包括测量物体变形应变的应变仪法,以及压电法、金属薄膜法、电容法、光纤法、振动法和磁致伸缩法。
称重传感器的输出是与负载相对应的电压或电流的模拟或数字信号。它用于显示和记录秤上的负载、测量负载能力等,以及测量材料试验机上的负载,也用于控制设备。
称重传感器的应用
称重传感器用于电子秤、试验机、流量计、工业秤以及各种测量仪器。例如,家用产品包括体重秤、数字秤和淋浴用马桶座圈。
在工业应用中,除了用于重物秤外,它们还经常用于拉伸试验机、粘弹性测量装置、压力机、纱线和薄膜卷绕装置等。它还用于测试喷气发动机的推进力、监测船绳的张力、测量发动机扭矩、监测轴荷、测量电梯中的钢丝张力以及测量料斗和筒仓的重量。
除此之外,称重传感器还用于一些飞机的控制杆中。当飞行员向控制杆施加力时,计算机会检测力的大小并控制飞机。
在工业中,为了提高质量、生产率、降低成本,测量产品的重量,并将数据数字化以供显示器显示、质量判断、打印、数据存储等重要的一种设备。
称重传感器原理
称重传感器主要有四种类型:梁式、柱式、S 形和膜片式,具体取决于承受载荷时变形的构件的形状。
1. 梁型
梁类型测量当载荷施加到悬臂梁顶端时发生的梁变形量。用于平台秤等。
2. 立柱类型
柱式向圆筒构件施加载荷,测定圆筒面的压缩方向的变形应变。用于工业用途,如储罐和料斗。通常使用多个称重传感器,在这种情况下,负载必须均匀地施加到每个传感器上。
3.S形
对于S形模型,将载荷施加到S形构件的两端,测量S形构件的变形量并转换为载荷。它通常用于用拉力试验机测量拉力。
4、隔膜式
膜片式向膜片中心施加载荷,测量膜片变形量。常用称重传感器。
通过改变所使用的单元元件的尺寸和材料,可以增大或减小要测量的负载的规模。这使得测量从几克到吨范围内的巨大力的各种负载成为可能。为了测量微小的载荷,已经开发出了能够测量mN量级的高精度称重传感器,并用于人造肌肉的研发。
用于检测在承受载荷时变形的构件的变形量的方法包括应变计法、压电法、金属薄膜法、电容法、光纤法、振动法和磁致伸缩法。
特别是,经常使用应变片类型,其中应变片连接到称为弯曲元件的弹性体上,并且应变片的电阻值随着由于微小的膨胀和收缩而导致的横截面积的变化而变化。变形。由于该变化与载荷成正比,因此可以根据电阻值的变化计算施加到应变体的载荷。
有关称重传感器的其他信息
1. 称重传感器的单位
称重传感器以 SI 单位“力”“N”牛顿显示测量值。根据称重传感器的容量,可以使用“mN”或“kN”。
“N”牛顿是质量乘以重力加速度。如果测量位置的重力加速度已知,则可以使用称重传感器测量质量(kg)。
2. 称重传感器精度
称重传感器规格一般不包括“精度”项目。单个称重传感器的精度是根据规格书记载的线性度、迟滞性、重复性、温度影响等综合确定的。
当给称重传感器施加预定电压时,它会输出与负载成比例的电压,但该电压最多只有 20mV。由于这个微小的电压被进一步分成数万个部分进行测量,因此所使用的测量仪器需要高度稳定和高精度。
使用称重传感器的测量装置的精度必须综合判断,包括称重传感器和显示仪表的个体误差、温度条件、安装条件、振动等引起的误差。为此,需要确定作为检测部分的称重传感器的精度以及显示的精度,然后通过它们的平方和的平方根来计算总体精度。