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地磅稱重傳感器技術參數解讀
瀏覽: 發布日期:2019-05-23
地磅稱重傳感器技術參數解讀

本文側重解說怎么依據相對DR或Z和V.或Y兩個參數來規劃稱重器, 并列舉了兩個實例,單只傳感器和四只傳感器的應用。并證明了用C3級傳感器能夠規劃 n=4000分度的衡器。DR或Z和或Y這兩個參數是規劃地磅的首要依據。

稱重傳感器的質量決議了地磅的精度和牢靠 性。所以說稱重傳感器是稱重體系的心臟。地磅特別是貿易用的衡器,都是屬于國家強制檢定的 計量器具,所以無論是運用何種原理的稱重傳感 器所制造的衡器,都必須滿意國家規范或世界標 準。但至今除應變式稱重傳感器有依照非主動衡器規矩來擬定的規范和檢定規程,還沒有其它類 型的稱重傳感器有與之相類似的規范和檢定規程。 幸運的是,現在運用的衡器百分之九十左右都是 運用應變式傳感器慶平在外。這對咱們運用應 變傳感器來規劃和制造衡器帶來了很大的便利。 本文首要評論應變式傳感器技能參數的有關問題。

為了便于了解應變式傳感器與電子衡器間的 聯系,即R60和R76間的聯系,先簡略介紹一下 有關前史。

1938年Simmons和Ruge發明了應變計,用來 丈量應變,首要用于軍工和工程方面。到1966年 PTB宣布了將應變傳感器用于機電結合稱重設備 的文章,此刻傳感器的精度已達到0.1%,并經過 了產品認證。1976年PTB宣布了應變式傳感器首 次實驗檢定的文章,該檢定是依據稱重機IR3 OIML規矩和71/316/EEC歐洲指令??墒谴丝淌歉?nbsp;據應變式力傳感器的技能指標來實驗。它與衡器 的計量要求和技能指標之間存在差異和不同要求。 特別是之后電子衡器的迅速開展、應變式力傳感器單項的技能指標與非主動衡器用分段階梯的最 大答應差錯限間存在根本性的差異。迫切需求擬定能與非主動衡器計量要求和技能要求相適應的 稱重傳感器的規范和計量檢定規程。從上世紀八十年代初,OIML安排就著手編制適于非主動衡器 的稱重傳感器世界主張和適用電子衡器的非主動衡器世界主張,即R60和R76號世界主張。1992 年版的R76號主張(包含1994的修訂本的根本 規矩是最挨近非主動衡器計量稱重要求的版別。 R60在1991年、1993年發布了包含有核算程序和實驗報告的主張。該主張是依據R76號主張的計 量要求和技能要求專門擬定的適用于衡器要求的傳感器的世界主張。并在1995年巴黎舉行的 eighing Towards the Year 2000?的會上進行了首 次修改,并由PTB的B.MEIBNER以題為'"Reflections on NAMIs Module ?Load Cell 的文章 對R60的內容做了講釋,這篇文章對咱們了解 R60以及與R76間的聯系很有協助。之后的修定 版別,在根本原則上沒有改動。

R60的計量要求是依據R76擬定與R76 —樣 也是分為四個精度等級,A、B、C或D與非主動 衡器的四個等級I、II、III或IV相對應。對傳感 器最大答應差錯的重量系數PiC=0.7他可選定在0.3?0.8規模內,三級和四級秤和與之對應的C 級和D級傳感器的差錯限如表1所示。

001.jpg

非主動秤的梯形差錯包絡限是由下述實驗斷定:

非線性+滯后+靜態溫度實驗 留意此差錯不包含蠕變和零點溫度的影響。 傳感器的差錯限根本上也是依據衡器的實驗程序 斷定。從原則上講,依據這樣對應聯系,用C3級 傳感器來規劃三級秤可供貿易用秤是完全能 滿意要求。給規劃者帶來很大便利。

因為技能前進以及微處理機在稱重體系中的 運用,對傳感器和衡器帶來了以下四個方面的新 開展:

•平臺秤用的單點稱重傳感器 •數字傳感器 •多分度稱重設備 •多規模量程稱重設備。

所以在新的R60 (2000年版中增加了對數 字傳感器的實驗和兩項非強制性的參數:相對DR 或Z和相對Vmn或Y。這兩個參數盡管對錯強制 性,但對咱們規劃衡器卻十分重要。

因而,要求傳感器需給出以下參數的補充認 證檢定證書:

?傳感器的最大秤量.Ema (kg ?最大檢定分度數.niΚax

?最小檢定分度值:Vmi?(kg 依據OIML R60得到的Cmdkh值是以V為單 位,需依據下式核算得出DR值。

DR= (Cmsjcrx Em) /nMox ?活絡度: mv/v ?輸入電阻:Q ?供電電壓:V •防護等級 •電線長度

這些參數是規劃衡器的根本參數,首要依據 衡器量程挑選傳感器的最大秤量。

傳感器的檢定分度數:ni?=E_/V 衡器的檢定分度數:n=Mx/e 傳感器額定量程:丑腿、Em,?

衡器的秤量規模:Mx, Min=20e 傳感器檢定分度值:V、V?

衡器檢定分度值:e、e?

一般運用的衡器要求滿意貿易n要求,即三 級秤的要求。為此應選用C3級傳感器。關于C3 級傳感器,當分度n=3000時,最大答應差錯為衡 器最大答應差錯的Plc倍,其間mpe為衡器的最大 答應差錯,Plc為重量系數,一般p?0.7。

必須記住關于C3級傳感器的3000分度,并 不是它的最大不能超越的差錯限的分度數。它的 最大分度數如咖^ 3000,由DR或Z值斷定, Z=E_/ (2DR 和 Z Mxifa/e—對 C3 級傳感器。nMra 值一般為3000至10000。由它決議了傳感器的測 量成果不超越最大答應差錯(m^的丈量規模,可 分紅的最大分度數nM«„。一起也斷定了用它制造的 衡器的最小分度值e„„。

傳感器的最小檢定分度V?或Y也是規劃衡 器的重要參數。V?為溫度每改動5蚓傳感器零點 的漂移值,HJNmn。它決議了在傳感器不超越 最大答應差錯運用規模內的最大分度數。一般Y 值比Z值大兩至三倍。應留意Y與nc無關,下面 是依據OIML R60文本中所舉例來了解Y和Z的 詳細數值。

Class C3、nLc=3000、Y=12000、Z=4000 E_=100Kg、300Kg、500Kg、5000Kg、10t、 30t和 50t

Class C6 : nL=6000、Y=18000、Z=6000 Emat=50Kg、100Kg、300Kg 和 500Kg 下面咱們用實例來闡明怎么依據這些參數來 規劃衡器。

依據歐洲EN45502、4, 2, 1,傳感器的E- 和衡器的Max^,之間應滿意下要求:

E—乏(MaxMjj+DL+IZSR+NUD+T) /N 式中:N—傳感器的數目;

DL 死載荷;

IZSR?初始的零點的設置規模:

NUD 載荷非均勻分布,即角誤差錯;

T?附加皮重。

并引薦對傳感器容量的快速估量法。

Mxm?N. E腿=0.25 …0.5

相對Vmn或Y和相對DR或Z是規劃衡器十分 重要的兩個參數。特別是規劃多量程和多分度衡 器的依據。由此二參數決議所選的傳感器是否滿 足多量程衡器和多分度衡器的要求。

•多量程衡器MR

雙量程 三量程:

DR=0.5e,由 至 0 (DRS e)

V,^?1.0ell 由 開端至 0

Y=E?/V腿或

^min?emiJ 姨^

ZS 0.4MaxMat/emin (當 DR 不知道時 雙量程衡器:高Y值 三量程衡器:高Y值和高Z值 •多分度衡器MI 雙分度一三分度:

DR=0.5e1 由 Maxi 至 0 ZEmJ (2DR ZS MaxM?eè

雙分度衡器:高Y值和高Z值 三分度衡器:高Y值和特高Z值 再重復一下,Y和Z值與niC和階梯差錯限無 關。下面舉實例在規劃多量程和多分度衡器時, 怎么斷定Z和Y值。

•用100Kg單點式傳感器,規劃一臺三量程秤。

 

要求:60Kg/20g; 30Kg/10g 和 15Kg/5g,靜載 何為15Kg;初始零點規模10Kg。

 

每一量程分度精度均為n=3000,即: n=Max/e=60Kg/20Kg=3000 Y=EmII/Vmin=100Kg/0.005Kg=20000 和 Z=0.4 ?MaxMa*/em,n=0.4 ?60Kg/0.005Kg=4800 可選Y=25000, Z=6000的傳感器。在供電電 壓為5V,傳感器的活絡度為2mv/V時,e„„的輸出 電壓為:

emin=2mv/V* 5V* 0.005Kg/100K^0.0005mv=0.5^ V 據此可選適用于顯示器,現在一般顯示器均 可達 0.4^ V/VSL。

?用四只3000Kg傳感器規劃最大秤量 Max=3000Kg的雙分度地秤。在國外以為地秤的載 荷非均勻分布值(NUI)很高。在本例中 NUD=1500Kg。以維護傳感器在稱重過程中不被破 壞。

要求:3000Kg/1Kg 和 500Kg/0.5Kg,靜載荷 1500Kg;初始零點規模 500Kg 和 NUD=1500Kg。每一量程分度精度均為n=3000,即: n=3000Kg/1Kg=3000

YS Em* VN/em?3000Kg.2/0.5Kg=12000 ZS MaxMax/emin=3000Kg/0.5K^6000 可選用Y=23000和Z=6000的傳感器。用上例 辦法斷定e?的輸出電壓,挑選顯示器。

我國也有多量程式多分度的衡器,若不能根 據傳感器的Z和Y來挑選適宜的相應的傳感器, 是不能制造出合格的多量程和多分度衡器。國外 大稱量秤為多量程衡器,小稱量,特別是商用秤 多為多分度衡器。

我國制造稱重傳感器的廠家,不太了解衡器 的規劃和制造、運用。關于Z和Y兩個參數,對 衡器的規劃和制造的重要性不是很注重。衡器制 造廠家,也幾乎以為只需傳感器達C3級就能夠用 來規劃出優良的III級秤,實際上同為C3級的傳感 器,Z和Y可有很大的差異,不少C3級傳感器是達不到規劃多量程和多分度秤的要求。

國內不少出產汽車衡的廠家,依據用戶的要 求、出產出4000分度的汽車衡。下面經過剖析看 看是否有理論依據。

用四只C3級100t傳感器規劃一臺200t,n=4000分度的汽車衡:

傳感器 E_=100t, nic=3000, Z=3000 求傳感器靜載荷輸出康復DR和分度值e 2-DR=姨4 -100t/3000=2-33.3Kg=66.6Kg e=100t/3000=33.3Kg 最大答應差錯

mpe=姨4 -e=2x 33.3Kg-PiC Plc=0.7 所以傳感器的最大答應差錯mpe=46.6Kg 依據OIMLR60,上面求的靜載荷輸出康復DR 為在加載挨近E麗時的康復值。而衡器的零點康復 值是在最大秤量值D (Max測得。一般用MDLOR表 示傳感器在載荷E麗下測得的靜載荷輸出康復值, 它與衡器載荷為D (Max測得的傳感器DR值之間 存在以下聯系。

DR=MDLOR * D (Max /E 腿 在此刻DR=33.3Kgx 200t/400t (在均勻加載結 論)=16.7Kg

200t衡器,當分度數為n=4000時,分度值e

為:

e=4000 =50Kg,即 mpe=e=50Kg。

依據OIML R76,非主動衡器回零的誤差不得 超越± 0.5e,在此刻為± 25Kg 將核算成果做比較。

002.jpg

如表2所示。對D3級傳感器,Y2 10000是最起碼的要求。 再估量顯示器的要求,一般顯示器橋壓為5V,最 小一位示值0.4pV/e。針對現選定的傳感器,活絡 度為 20mv/V, E_=100t。

^ V/e=20mv/Vx 5V 50Kg/(100tx 4) =500mv/400t=1.25p V/e>0.4^V/e 從上述理論剖析,可得出結論:用C3級傳感 器,能夠制造n=4000分度的III級秤??墒菍Υ髧?nbsp;位的傳感器的DR值,一般傳感器出產廠沒有條件 丈量。給規劃者帶來不斷定性。值得留意的是,對地磅之類的戶外用衡器,因為風力等環境條 件的影響,即使是n=3000分度的衡器,要確保測 量精度也有必定問題,所以n=4000分度在戶外使 用的衡器欲確保丈量精度就更有困難。

我國擬定傳感器檢定規程和規范的專家對衡 器不甚了解,反之對擬定衡器檢定規程和規范的 專家對傳感器也相同不甚了解,特別體現在擬定 衡器的規范時,對應運用傳感器的詳細的計量要求和技能要求沒有清晰的規則。這體現了我國的 衡器工作者在衡器基礎知識和理論方面的缺失,這是我國欲成為衡器強國需求盡力的重要方面。

至今,還沒有任何一種測力傳感器能不堅定應 變傳感器在稱重范疇的位置??墒菓儌鞲衅鲬?nbsp;怎么開展始終是研討的問題。也曾有不少廠家試 圖將“應變片”直接濺射到彈性體上。但至今未見到正式批量的產品。咱們也曾在這方面做過研 究,發現不只彈性體要專門規劃,并且濺射后的“應變計”與原來的箔材的物理特性也有改動。原 來的箔材是合金體,而現在因為是濺射變成“分 層”的??偟膩碚f,近幾十年來,應變傳感器本 質上沒有太大改動。其改善首要體現在工藝方面 和規劃了能適用各種丈量需求的彈性體。擬定了 與衡器計量要求、技能要求的規范和實驗辦法。 以便于簡化對衡器的規劃。值得一提的是組件式 傳感器的呈現,可簡化和便于衡器的規劃和裝置、 調試。這也是傳感器的一個顯著前進,但傳感器 的前進始終是衡器開展的條件,因而說“稱重傳 感器是稱重體系的心臟”。

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