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電子衡器如何選用傳感器
2011-09-15
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面：
(1)高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。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(yīng)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，其密閉性存在著很大差異。
常見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。
從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為最差。對于室內(nèi)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(yīng)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(yīng)選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
(4)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下，應(yīng)對傳感器的屏蔽性進行嚴(yán)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(shè)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，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(shù)(支撐點數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定。一般來說，秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器，但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個傳感器，一些機電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實際情況來確定選用傳感器的個數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，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因素后，經(jīng)過大量的實驗而確定的。
公式如下：
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C—單個傳感器的額定量程W—秤體自重Wmax—被稱物體凈重的最大值N—秤體所采用支撐點的數(shù)量K-0—保險系數(shù)，一般取值在1.2～1.3之間K-1—沖擊系數(shù)K-2—秤體的重心偏移系數(shù)K-3—風(fēng)壓系數(shù)
例如：一臺30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據(jù)當(dāng)時的實際情況，選取保險系數(shù)K-0=1.25，沖擊系數(shù)K-1=1.18，重心偏移系數(shù)K-2—=1.03，風(fēng)壓系數(shù)K-3=1.02，試確定傳感器的噸位。
解：根據(jù)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(jù)經(jīng)驗，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0317/article_888.html)傳感器的準(zhǔn)確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。
對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：
1.滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)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信號大小，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(jié)果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*秤的最大稱量
秤的分度數(shù)*傳感器的個數(shù)*傳感器量程
例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數(shù)為1000個分度;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(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實際輸入信號為：2×12×25/1000×3×25=8μV/d>0.6μv/d，所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。
2.滿足整臺電子秤準(zhǔn)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(zhǔn)確度選擇的時候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，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(zhǔn)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.
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