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地磅称重传感器技术参数解读

来源:lulinhengqi.com   时间:2018/9/5 14:17:41   浏览量:

本文侧重解说怎么依据相对DR或Z和V.或Y两个参数来规划称重器, 并列举了两个实例,单只传感器和四只传感器的应用。并证明了用C3级传感器能够规划 n=4000分度的衡器。DR或Z和或Y这两个参数是规划地磅的首要依据。

称重传感器的质量决议了地磅的精度和牢靠 性。所以说称重传感器是称重体系的心脏。地磅特别是贸易用的衡器,都是属于国家强制检定的 计量器具,所以无论是运用何种原理的称重传感 器所制造的衡器,都必须满意国家规范或世界标 准。但至今除应变式称重传感器有依照非主动衡器规矩来拟定的规范和检定规程,还没有其它类 型的称重传感器有与之相类似的规范和检定规程。 幸运的是,现在运用的衡器百分之九十左右都是 运用应变式传感器庆平在外。这对咱们运用应 变传感器来规划和制造衡器带来了很大的便利。 本文首要评论应变式传感器技能参数的有关问题。

为了便于了解应变式传感器与电子衡器间的 联系,即R60和R76间的联系,先简略介绍一下 有关前史。

1938年Simmons和Ruge发明了应变计,用来 丈量应变,首要用于军工和工程方面。到1966年 PTB宣布了将应变传感器用于机电结合称重设备 的文章,此刻传感器的精度已达到0.1%,并经过 了产品认证。1976年PTB宣布了应变式传感器首 次实验检定的文章,该检定是依据称重机IR3 OIML规矩和71/316/EEC欧洲指令。可是此刻是根 据应变式力传感器的技能指标来实验。它与衡器 的计量要求和技能指标之间存在差异和不同要求。 特别是之后电子衡器的迅速开展、应变式力传感器单项的技能指标与非主动衡器用分段阶梯的最 大答应差错限间存在根本性的差异。迫切需求拟定能与非主动衡器计量要求和技能要求相适应的 称重传感器的规范和计量检定规程。从上世纪八十年代初,OIML安排就着手编制适于非主动衡器 的称重传感器世界主张和适用电子衡器的非主动衡器世界主张,即R60和R76号世界主张。1992 年版的R76号主张(包含1994的修订本的根本 规矩是最挨近非主动衡器计量称重要求的版别。 R60在1991年、1993年发布了包含有核算程序和实验报告的主张。该主张是依据R76号主张的计 量要求和技能要求专门拟定的适用于衡器要求的传感器的世界主张。并在1995年巴黎举行的 eighing Towards the Year 2000?的会上进行了首 次修改,并由PTB的B.MEIBNER以题为'"Reflections on NAMIs Module ?Load Cell 的文章 对R60的内容做了讲释,这篇文章对咱们了解 R60以及与R76间的联系很有协助。之后的修定 版别,在根本原则上没有改动。

R60的计量要求是依据R76拟定与R76 —样 也是分为四个精度等级,A、B、C或D与非主动 衡器的四个等级I、II、III或IV相对应。对传感 器最大答应差错的重量系数PiC=0.7他可选定在0.3〜0.8规模内,三级和四级秤和与之对应的C 级和D级传感器的差错限如表1所示。

001.jpg

非主动秤的梯形差错包络限是由下述实验断定:

非线性+滞后+静态温度实验 留意此差错不包含蠕变和零点温度的影响。 传感器的差错限根本上也是依据衡器的实验程序 断定。从原则上讲,依据这样对应联系,用C3级 传感器来规划三级秤可供贸易用秤是完全能 满意要求。给规划者带来很大便利。

因为技能前进以及微处理机在称重体系中的 运用,对传感器和衡器带来了以下四个方面的新 开展:

•平台秤用的单点称重传感器 •数字传感器 •多分度称重设备 •多规模量程称重设备。

所以在新的R60 (2000年版中增加了对数 字传感器的实验和两项非强制性的参数:相对DR 或Z和相对Vmn或Y。这两个参数尽管对错强制 性,但对咱们规划衡器却十分重要。

因而,要求传感器需给出以下参数的补充认 证检定证书:

?传感器的最大秤量.Ema (kg ?最大检定分度数.niΚax

?最小检定分度值:Vmi?(kg 依据OIML R60得到的Cmdkh值是以V为单 位,需依据下式核算得出DR值。

DR= (Cmsjcrx Em) /nMox ?活络度: mv/v ?输入电阻:Q ?供电电压:V •防护等级 •电线长度

这些参数是规划衡器的根本参数,首要依据 衡器量程挑选传感器的最大秤量。

传感器的检定分度数:ni?=E_/V 衡器的检定分度数:n=Mx/e 传感器额定量程:丑腿、Em,?

衡器的秤量规模:Mx, Min=20e 传感器检定分度值:V、V?

衡器检定分度值:e、e?

一般运用的衡器要求满意贸易n要求,即三 级秤的要求。为此应选用C3级传感器。关于C3 级传感器,当分度n=3000时,最大答应差错为衡 器最大答应差错的Plc倍,其间mpe为衡器的最大 答应差错,Plc为重量系数,一般p?0.7。

必须记住关于C3级传感器的3000分度,并 不是它的最大不能超越的差错限的分度数。它的 最大分度数如咖^ 3000,由DR或Z值断定, Z=E_/ (2DR 和 Z Mxifa/e—对 C3 级传感器。nMra 值一般为3000至10000。由它决议了传感器的测 量成果不超越最大答应差错(m^的丈量规模,可 分红的最大分度数nM«„。一起也断定了用它制造的 衡器的最小分度值e„„。

传感器的最小检定分度V?或Y也是规划衡 器的重要参数。V?为温度每改动5蚓传感器零点 的漂移值,HJNmn。它决议了在传感器不超越 最大答应差错运用规模内的最大分度数。一般Y 值比Z值大两至三倍。应留意Y与nc无关,下面 是依据OIML R60文本中所举例来了解Y和Z的 详细数值。

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 下面咱们用实例来阐明怎么依据这些参数来 规划衡器。

依据欧洲EN45502、4, 2, 1,传感器的E- 和衡器的Max^,之间应满意下要求:

E—乏(MaxMjj+DL+IZSR+NUD+T) /N 式中:N—传感器的数目;

DL 死载荷;

IZSR?初始的零点的设置规模:

NUD 载荷非均匀分布,即角误差错;

T?附加皮重。

并引荐对传感器容量的快速估量法。

Mxm?N. E腿=0.25 …0.5

相对Vmn或Y和相对DR或Z是规划衡器十分 重要的两个参数。特别是规划多量程和多分度衡 器的依据。由此二参数决议所选的传感器是否满 足多量程衡器和多分度衡器的要求。

•多量程衡器MR

双量程 三量程:

DR=0.5e,由 至 0 (DRS e)

V,^?1.0ell 由 开端至 0

Y=E?/V腿或

^min?emiJ 姨^

ZS 0.4MaxMat/emin (当 DR 不知道时 双量程衡器:高Y值 三量程衡器:高Y值和高Z值 •多分度衡器MI 双分度一三分度:

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

双分度衡器:高Y值和高Z值 三分度衡器:高Y值和特高Z值 再重复一下,Y和Z值与niC和阶梯差错限无 关。下面举实例在规划多量程和多分度衡器时, 怎么断定Z和Y值。

•用100Kg单点式传感器,规划一台三量程秤。


要求:60Kg/20g; 30Kg/10g 和 15Kg/5g,静载 何为15Kg;初始零点规模10Kg。


每一量程分度精度均为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 可选Y=25000, Z=6000的传感器。在供电电 压为5V,传感器的活络度为2mv/V时,e„„的输出 电压为:

emin=2mv/V* 5V* 0.005Kg/100K^0.0005mv=0.5^ V 据此可选适用于显示器,现在一般显示器均 可达 0.4^ V/VSL。

?用四只3000Kg传感器规划最大秤量 Max=3000Kg的双分度地秤。在国外以为地秤的载 荷非均匀分布值(NUI)很高。在本例中 NUD=1500Kg。以维护传感器在称重过程中不被破 坏。

要求:3000Kg/1Kg 和 500Kg/0.5Kg,静载荷 1500Kg;初始零点规模 500Kg 和 NUD=1500Kg。每一量程分度精度均为n=3000,即: n=3000Kg/1Kg=3000

YS Em* VN/em?3000Kg.2/0.5Kg=12000 ZS MaxMax/emin=3000Kg/0.5K^6000 可选用Y=23000和Z=6000的传感器。用上例 办法断定e?的输出电压,挑选显示器。

我国也有多量程式多分度的衡器,若不能根 据传感器的Z和Y来挑选适宜的相应的传感器, 是不能制造出合格的多量程和多分度衡器。国外 大称量秤为多量程衡器,小称量,特别是商用秤 多为多分度衡器。

我国制造称重传感器的厂家,不太了解衡器 的规划和制造、运用。关于Z和Y两个参数,对 衡器的规划和制造的重要性不是很注重。衡器制 造厂家,也几乎以为只需传感器达C3级就能够用 来规划出优良的III级秤,实际上同为C3级的传感 器,Z和Y可有很大的差异,不少C3级传感器是达不到规划多量程和多分度秤的要求。

国内不少出产汽车衡的厂家,依据用户的要 求、出产出4000分度的汽车衡。下面经过剖析看 看是否有理论依据。

用四只C3级100t传感器规划一台200t,n=4000分度的汽车衡:

传感器 E_=100t, nic=3000, Z=3000 求传感器静载荷输出康复DR和分度值e 2-DR=姨4 -100t/3000=2-33.3Kg=66.6Kg e=100t/3000=33.3Kg 最大答应差错

mpe=姨4 -e=2x 33.3Kg-PiC Plc=0.7 所以传感器的最大答应差错mpe=46.6Kg 依据OIMLR60,上面求的静载荷输出康复DR 为在加载挨近E丽时的康复值。而衡器的零点康复 值是在最大秤量值D (Max测得。一般用MDLOR表 示传感器在载荷E丽下测得的静载荷输出康复值, 它与衡器载荷为D (Max测得的传感器DR值之间 存在以下联系。

DR=MDLOR * D (Max /E 腿 在此刻DR=33.3Kgx 200t/400t (在均匀加载结 论)=16.7Kg

200t衡器,当分度数为n=4000时,分度值e

为:

e=4000 =50Kg,即 mpe=e=50Kg。

依据OIML R76,非主动衡器回零的误差不得 超越± 0.5e,在此刻为± 25Kg 将核算成果做比较。

002.jpg

如表2所示。对D3级传感器,Y2 10000是最起码的要求。 再估量显示器的要求,一般显示器桥压为5V,最 小一位示值0.4pV/e。针对现选定的传感器,活络 度为 20mv/V, E_=100t。

^ V/e=20mv/Vx 5V 50Kg/(100tx 4) =500mv/400t=1.25p V/e>0.4^V/e 从上述理论剖析,可得出结论:用C3级传感 器,能够制造n=4000分度的III级秤。可是对大吨 位的传感器的DR值,一般传感器出产厂没有条件 丈量。给规划者带来不断定性。值得留意的是,对地磅之类的户外用衡器,因为风力等环境条 件的影响,即使是n=3000分度的衡器,要确保测 量精度也有必定问题,所以n=4000分度在户外使 用的衡器欲确保丈量精度就更有困难。

我国拟定传感器检定规程和规范的专家对衡 器不甚了解,反之对拟定衡器检定规程和规范的 专家对传感器也相同不甚了解,特别体现在拟定 衡器的规范时,对应运用传感器的详细的计量要求和技能要求没有清晰的规则。这体现了我国的 衡器工作者在衡器基础知识和理论方面的缺失,这是我国欲成为衡器强国需求尽力的重要方面。

至今,还没有任何一种测力传感器能不坚定应 变传感器在称重范畴的位置。可是应变传感器应 怎么开展始终是研讨的问题。也曾有不少厂家试 图将“应变片”直接溅射到弹性体上。但至今未见到正式批量的产品。咱们也曾在这方面做过研 究,发现不只弹性体要专门规划,并且溅射后的“应变计”与原来的箔材的物理特性也有改动。原 来的箔材是合金体,而现在因为是溅射变成“分 层”的。总的来说,近几十年来,应变传感器本 质上没有太大改动。其改善首要体现在工艺方面 和规划了能适用各种丈量需求的弹性体。拟定了 与衡器计量要求、技能要求的规范和实验办法。 以便于简化对衡器的规划。值得一提的是组件式 传感器的呈现,可简化和便于衡器的规划和装置、 调试。这也是传感器的一个显着前进,但传感器 的前进始终是衡器开展的条件,因而说“称重传 感器是称重体系的心脏”。


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