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電子天平的傳感器有哪些種類?哪種傳感器更好?

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2023-06-14 13:42:26【

傳感器是電子天平的重要元器件,關(guān)乎著電子天平稱重的靈敏度、精確度,可以說(shuō)是電子天平的“心臟”器件。電子天平發(fā)展至今,其傳感器的種類也經(jīng)過(guò)了歷次更迭,不同構(gòu)造、不同原理的天平傳感器,其性能、價(jià)格也是千差萬(wàn)別。

以下我們來(lái)了解一下電子天平主流的傳感器類型:


1、電感式傳感器

電感式傳感器是利用電磁力與被測(cè)物體的重力相平衡的原理來(lái)測(cè)量稱重的。天平秤盤通過(guò)支架連桿與線圈連接,在稱量范圍內(nèi),當(dāng)被測(cè)物的重力通過(guò)連桿作用在線圈上,這時(shí)在磁場(chǎng)中若有電流通過(guò),線圈將產(chǎn)生一個(gè)電磁力,流經(jīng)線圈內(nèi)部的電流I與被測(cè)物體的質(zhì)量成正比,因此只要測(cè)出電流I即可知道物體的質(zhì)量。

電感式傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單,成本較低,適用于對(duì)精度要求不高的電子天平。

2、電容式傳感器

電容式傳感器的稱重原理是:利用電容振蕩電路的振蕩頻率F與極板間距d的正比例關(guān)系,當(dāng)在稱重臺(tái)加載負(fù)載時(shí),兩個(gè)極板間的距離發(fā)生變化,電路的振蕩頻率也隨之變化,測(cè)出頻率的變化即可求出負(fù)載的質(zhì)量。

電容式傳感器耗電量小,具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,成本低,適應(yīng)性強(qiáng),可在高低溫、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下工作。但其輸出阻抗高,負(fù)載能力差,精確度較低,約為1/200~1/500。

3、電阻應(yīng)變片式傳感器

電阻應(yīng)變片式傳感器的原理是利用金屬材料在壓力和張力作用下會(huì)發(fā)生電阻值變化的現(xiàn)象,將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電阻的變化,再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電量的輸出。其優(yōu)點(diǎn)是精度高,測(cè)量范圍廣,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小重量輕,使用壽命長(zhǎng),性能穩(wěn)定可靠,價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱,但可采取一定的補(bǔ)償措施。

應(yīng)變片式傳感器在天平上的工作原理:稱盤空載時(shí),應(yīng)變片的阻值相同,電壓通過(guò)橋式電路后輸入到放大器的電壓為零。當(dāng)天平稱盤上有負(fù)載的時(shí)候,應(yīng)變片被拉伸或受壓,其阻值增大或減小。這樣一來(lái),經(jīng)過(guò)橋式電路后有一微小電壓輸入到放大器。這一數(shù)值經(jīng)放大,微處理器處理后顯示出來(lái),即被稱物體重量。

使用電阻應(yīng)變片式傳感器制造的電子天平,精度可達(dá)萬(wàn)分之一,量程較大,從幾公斤到幾十噸都可應(yīng)對(duì)。

4、電磁平衡式傳感器

電磁平衡式傳感器利用電磁力平衡原理制作而成,測(cè)量時(shí)其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在被稱物的重力作用下,因變形而產(chǎn)生位移,位移經(jīng)杠桿放大后,使與杠桿相連的線圈在靜磁場(chǎng)中移動(dòng),光電裝置測(cè)出線圈偏離了原來(lái)的平衡位置。由電路控制部分給線圈一定的補(bǔ)償電流,通有電流的線圈在磁場(chǎng)收到電磁力作用,使杠桿恢復(fù)到平衡位置。將這個(gè)與被稱物相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流由電路控制部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,即可測(cè)得被稱物的質(zhì)量。

電磁平衡式傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜但精度很高,采用電磁平衡式的電子天平可達(dá)到百萬(wàn)分之一以上的精度,受溫度變化的影響較小,使用壽命長(zhǎng)。

5、單體傳感器

超級(jí)單體傳感器,是將一塊特種合金在10000rpm的超高速三維加工中心上一次加工成一個(gè)除磁缸和線圈之外的完整的傳感器。由于其使用單一材料,膨脹系數(shù)一致,溫度漂移?。粋鞲衅鳠o(wú)連接簧片,連接強(qiáng)度高,無(wú)內(nèi)應(yīng)力,不像分體式傳感器那樣具有簧片斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

使用超級(jí)單體傳感器的天平具有更高的精度(最高分辨率可達(dá)億分之二)、更快速地響應(yīng)、更加穩(wěn)定的示值讀數(shù)、更加堅(jiān)固且耐用,并且受環(huán)境溫度影響極小。

6、單模傳感器

單模傳感器是將一塊特種合金利用線切割進(jìn)行二維加工的稱重傳感器。它的橫梁組成方式是外加杠桿,由于非一體化結(jié)構(gòu),比較敏感,四角誤差不可外部調(diào)節(jié)。

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