传感器选用原则

宜成环保 · 发表于 2010-1-27 08:50:34

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传感器选用原则

一、结构型式及适用范围的选择
1.1 支撑式系统中的传感器结构形式
   该系统安装时应该重视的问题是：必须始终保证重物的重力线通过传感器承重轴线，而不受侧向冲击力的影响，选择的传感器本身要有良好的抗侧向能力，同时，在侧向力冲击作用下，传感器及其重力引入装置应具有迅速复位的能力和保护装置。
   ※推荐优先考虑以下形式：
   1)QH100，QH110，QH120等剪切悬臂梁系列
   其突出的特点是容量大，几何尺寸小（尤其是高度小），抗侧向力强，安装简单，对力引入机构的要求不高；
　　 2)QH500柱式系列
   其本身就充当了一个不倒翁主体，能快速恢复侧向力的影响，容量大，但必须注意其安装技巧，限位装置绝对不能忽略；
   3)QH700型复合剪切梁系列
   它以中心受载方式将重力引入而非同寻常，具有较强的自复位性能，抗横向冲击力强。

1.2悬吊式称重系统中的传感器结构型式
   该系统的最大特点是传感器在受重力拉伸的状态下，重物的重力方向比较容易与传感器的几何轴线一致，复位能力强。但是对传感器的过载保护装置要求较高，安装时占据空间较大，一般只考虑中、小量程的称量情况选用。
   ※ 推荐优先考虑以下型式：
   QH200,QH210系列的复合弯曲梁式，其受力轴线与几何轴线几乎一致。

二、环境适应性选择
   用于称重系统中的传感器，一般都要长期工作在各种复杂的环境中，经受温度、湿度、粉尘、腐蚀等的考验，故必须事先对传感器密封型式做出较合理的选择。应考虑以下几点：
   1)高温环境对传感器造成密封材料及焊点熔化、弹性体和应变计内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；另外，苛刻的场合还须加有隔热、水冷或风冷等装置。
   2)粉尘、湿热对传感器造成较大的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。不同的传感器其密封的方式是不同的，其密闭性存在着很大差异。常见的密封有密封胶充填或涂覆；橡胶垫机械紧固密封；焊接（激光焊接、氩弧焊、等离子焊等）和抽真空充氮密封。
   3)从密封效果来看，焊接密封为最佳，充填密封胶为较差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器，可选择充填密封胶密封的传感器，而对于一些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器，应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
   4)在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体和附件受损、腐蚀等影响，应选择外表面进行过喷塑或不锈钢弹性体及不锈钢外罩，抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。
   5)电磁场对传感器输出信号干扰的影响。在此情况下，应对传感器的屏蔽性进行严格检查，看其是否具有良好的抗电磁干扰能力。
   6)易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害，而且还给其它设备和人身安全造成很大的威胁。因此，在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求，故必须选用防爆传感器，这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性，还要考虑到防爆强度，以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。

三、传感器数量和量程的选择
   传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数（支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定）而定。一般来说，秤体有几个支撑点就选用几只传感器，但是对于一些特殊的秤体，如电子吊钩秤就只能采用一个传感器，一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。
   传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。理论上说，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。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
   传感器量程的计算经验公式：
   C＝K0K1K2K3 ( Wmax+W )/ N
   C：单个传感器的额定量程；
   W：秤体自重；
   Wmax：被称物体净重的最大值；
   N：秤体所采用支撑点的数量；
   K0：保险系数，一般取值在1.2～1.3之间；
   K1：冲击系数
      K1值是根据以下使用条件确定的：
      a)当N个传感器均匀受载，且在无振动、无冲击条件下工作时，K1=1.1-1.3；
      b)当偶尔有冲击振动的情况时，K1=1.3-1.5；
      c)当在有重复性的冲击振动条件下进行动态称重时，K1=1.7；
   K2：秤体的重心偏移系数；当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；
   K3：风压系数。
   根据经验，一般应使传感器工作在其30%～70%量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%～40%之内，使传感器的称量储备量增大，以保证传感器的使用安全和寿命，避免超载。
   需要说明的是：首先，选择传感器的额定容量要尽量符合生产厂家的标准产品系列中的值，否则，选用了非标准产品，不但价格贵，而且损坏后难以代换。其次，在同一称重系统中，不允许选用额定容量不同的传感器，否则，该系统没法正常工作。
再者，所谓变动负荷（需称量的载荷）是指加于传感器的真实载荷，若从秤台到传感器之间的力值传递过程中，有倍乘和衰减的机构（如杠杆系统），则应考虑其影响。

四、传感器理论载荷与实际载荷的估算关系
4.1 均衡载荷称重系统


   E传：传感器输出电压（mV）
   n：传感器数量
   K：传感器灵敏系数（mV/V）
   W：加载重量（t）
   W额：额定载荷（t）
   U：仪表供桥电压（V）
   1) 首先将相应数据代入①式计算出单只传感器在加载重量W作用下产生的输出理论值。
   2) 先记录传感器空秤时的输出信号值，在秤体上加一适当载荷，测量其输出值，计算二者差值，再将二者差值与式①计算值E传进行比较，若差别不大，说明传感器是正常的，否则传感器可能出现故障。
4.2 对传感器为不均衡载荷系统

   即把各个传感器的输出电压相加求和，应等于所加载荷对一只传感器产生的输出。

   1) 按式②计算E传i的理论值。
   2) 参照①均衡载荷称重系统测试方法，将每只传感器进行检测。若实测数据值与式②计算理论值相似，则说明各传感器正常，否则传感器实测中数据偏离较大传感器出现了故障。

五、传感器准确度等级选择
   传感器的准确度等级包括传感器的非线性、温度影响、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在选用传感器的时候，不要单纯追求高等级的传感器，而是既要考虑满足电子秤的准确度要求，又要考虑其成本。
   对传感器等级的选择必须满足下列两个条件：
   1）要满足仪表输入的要求。称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A／D转换等处理之后显示称量结果的。因此，传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度值，即将传感器的输出灵敏度代入传感器和仪表的匹配公式，计算结果须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
   ※传感器和仪表的匹配公式：


   例如：一台称量为25kg的定量包装秤，最大分度数为2000个分度；秤体采用3只型号为QH400-20kg的传感器，灵敏度为2.0±0.002mV／V，供桥电压为12V；秤采用AD4325仪表。问采用的传感器能否与仪表匹配?
   解：经查阅，AD4325仪表的输入灵敏度为0.6μV／d，因此根据传感器和仪表的匹配公式可得仪表的实际输入灵敏度为：


   所以，采用的传感器满足仪表输入灵敏度的要求，能够与所选仪表匹配。

   2）要满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。
   若在一称重系统中使用了几只相同形式，相同额定容量的传感器并联工作时，其综合误差为△，则有 ,其中：△：单个传感器的综合误差；n：传感器的个数。另外，电子称重系统一般由三大部分组成：称重传感器、称重显示器和机械结构件。当系统的允差为1时，作为非自动衡器主要构成部分之一的称重传感器的综合误差（△）一般只能达到0.7的比例成分。根据这一点和，就不难对所需的传感器准确度作出选择。

六、某些特殊要求要注意
在某些称重系统中，可能有一些特殊的要求，例如轨道衡中希望称重传感器的弹性变形量要小一些，从而可以使秤台在称量时的下沉量小些，使得货车在驶入和驶出秤台时，减小冲击和振动。另外在构成动态称重系统时，不免要考虑所用称重传感器的自振频率，是否能满足动态测量的要求。这些参数，在一般的产品介绍中是不予列出或者标注的。因此当要了解这些技术参数时，应向制造商咨询，以免失误。

LIUYILIN · 发表于 2011-8-24 15:05:01

咋少公式呢，弄个全的

LIUYILIN · 发表于 2011-8-24 15:06:39

加强交流，信息共享促进经济发展

canheyu · 发表于 2012-1-3 10:04:36

有没有具体选型标准？

jxx19907 · 发表于 2014-7-27 22:15:02

楼主能否发个样本？

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