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稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境,這點(diǎn)對正確選用傳感器至關(guān)重要,它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命,乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
(1)高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內應力發(fā)生結構變化等問(wèn)題。對于高溫環(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、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著(zhù)很大差異。
常見(jiàn)的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機械緊固密封;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。對于室內干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應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、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應選擇外表面進(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)對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
(5)易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害,而且還給其它設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,還要考慮到防爆強度,以及電纜線(xiàn)引出頭的防水、防潮、防爆性等。
其次對傳感器數量和量程的選擇。
傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(支撐點(diǎn)數應根據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,一些機電結合秤就應根據實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數。
傳感器量程的選擇可依據秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數、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(chēng)量的準確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)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)驗而確定的。
公式如下:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C—單個(gè)傳感器的額定量程;W—秤體自重;Wmax—被稱(chēng)物體凈重的最大值;N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數量;K-0—保險系數,一般取值在1.2~1.3之間人;K-1—沖擊系數;K-2—秤體的重心偏移系數;K-3—風(fēng)壓系數。
例如:一臺30t電子汽車(chē)衡,最大稱(chēng)量是30t,秤體自重為1.9t,采用四只傳感器,根據當時(shí)的實(shí)際情況,選取保險系數K-0=1.25,沖擊系數K-1=1.18,重心偏移系數K-2—=1.03,風(fēng)壓系數K-3=1.02,試確定傳感器的噸位。
解:根據傳感器量程計算公式:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
可知:
C=1.25×1.18×1.03×1.02×(30+1.9)/4=12.36t
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)。
根據經(jīng)驗,一般應使傳感器工作在其30%~70%量程內,但對于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內,使傳感器的稱(chēng)量?jì)淞吭龃?,以保證傳感器的使用安全和壽命。
再次,要考慮各種類(lèi)型傳感器的適用范圍。
傳感器型式的選擇主要取決于稱(chēng)量的類(lèi)型和安裝空間,保證安裝合適,稱(chēng)量安全可靠;另一方面,要考慮廠(chǎng)家的建議。廠(chǎng)家一般會(huì )根據傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規定傳感器的適用范圍,譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價(jià)秤、平臺秤、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(chē)衡、天車(chē)秤等;柱式傳感器適用于汽車(chē)衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。
最后,還要對傳感器準確度等級進(jìn)行選擇。
傳感器的準確度等級包括傳感器的非線(xiàn)形、蠕變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術(shù)指標。在選用傳感器的時(shí)候,不要單純追求高等級的傳感器,而既要考慮滿(mǎn)足電子秤的準確度要求,又要考慮其成本。
對傳感器等級的選擇必須滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件:
1.滿(mǎn)足儀表輸入的要求。稱(chēng)重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過(guò)放大、A/D轉換等處理之后顯示稱(chēng)量結果的。因此,傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入情號大小,即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式,計算結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*激勵電源電壓*秤的最大稱(chēng)量
秤的分度數*傳感器的個(gè)數*傳感器量程
例如:一稱(chēng)量為25kg的定量包裝秤,最大分度數為1000個(gè)分度;秤體采用3只L—BE—25型傳感器,量程為25kg,靈敏度為2.0±0.008mV/V,拱橋電壓力12V;秤采用AD4325儀表。問(wèn)采用的傳感器能否與儀表匹配。
解:經(jīng)查閱,AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV/d,因此根據傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實(shí)際輸入信號為:
2×12×25/1000×3×25=8μV/d>0.6μv/d
所以,采用的傳感器滿(mǎn)足儀表輸入靈敏度的要求,能夠與所選儀表匹配。
2.滿(mǎn)足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成,在對傳感器準確度選擇的時(shí)候,應使傳感器的準確度略高于理論計算值,因為理論往往受到客觀(guān)條件的限制,如秤體的強度差一點(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確度要求,因此要從各方面提高要求,又要考慮經(jīng)濟效益,確保達到目的。