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三、提高应力水平的应力集中原则若要测力传感

文章作者:必威-仪器仪表 上传时间:2019-10-03

板环式称重传感器或板环式拉力传感器的应用

在工业自动化控制以及称重行业中就应用规模和数量来说称重传感器是可以排在前三位的,这类传感器根据用途和形状有很多种分类,在形状上面分有柱式称重传感器、桥式传感器、板环式传感器等多种的分类。这些传感器虽然工作原理是一样的,但是功能方面还是有很多的不同的。

下面就板环式称重或者板环式拉压力传感器来说有以下特点:

板环式称重传感器的结构具有明确的应力流线分布、输出灵敏度高、弹性体为一整体、结构简单、受力状态稳定、易于加工等优点。目前在传感器生产中还占着较大的比例,而对这种结构传感器的设计公式目前还不很完善。因这种弹性体的应变计算比较复杂,通常在设计时把它看作为圆环式弹性体进行估算。特别是对1t及以下量程的板环式传感器设计计算误差更大,同时往往还会出现较大的非线性误差。

板环式称重传感器用途与特点:结构紧凑、防护性能好。精度高、长期稳定性好。适用于吊装机械,吊钩秤、机电结合秤及其它力值的测量与控制应用于工程机械、建材、水泥、化工等行业。 联系人:王春燕 www.dzdl.com

1、光电式,包括光栅式和码盘式两种。 光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号,利用光电管、转换电路和显示仪表,可计算出移过的莫尔条纹数量,测出光栅转动角的大小,从而确定和读出被测物质量。 码盘式传感器的码盘是一块装在表盘轴上的透明玻璃,上面带有按一定编码方法编定的黑白相间的代码。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。 2、液压式 在受被测物重力P作用时,液压油的压力增大,增大的程度与P成正比。测出压力的增大值,即可确定被测物的质量。液压式传感器具有结构简单而牢固,测量范围大的特点。 3、电容式 它利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器具有高阻抗,耗电量少,动态响应快,结构简单。适应性强,造价低的特点。 4、电磁力式 它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作。电磁力式传感器准确度高,可达1/2000~1/60000,但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。 5、磁极变形式 铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时,内部产生应力并引起导磁率变化,使绕在铁磁元件两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。磁极变形式传感器的准确度不高,适用于大吨位称量工作。 6、振动式 弹性元件受力后,其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化,即可求出被测物作用在弹性元件上的力,进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。 7、陀螺仪式 陀螺仪式传感器响应时间快,无滞后现象,温度特性好, 振动影响小, 频率测量准确精度高,故可得到高的分辨率和高的计量准确度。 8、电阻应变式 利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。 9、板环式 板环式称重传感器的结构具有明确的应力流线分布、输出灵敏度高、弹性体为一整体、结构简单、受力状态稳定、易于加工等优点。 以上九种就是称重传感器的分类,不同类型的产品具有的灵敏度,准确度,分辨率以及适用环境不同,根据您的需求进行选择才能更好的满足您的生产作业需要,更好的达到工作的预期希望。

选择适当的密封形式:粉尘、湿热对传感器造成较大的影响。应选择适当密封形式的传感器,并且在安装时注意避免粉尘、湿热对传感器的影响。

称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,其是否能够正常使用以及是否正确使用对于整个衡器的可靠性与安全性至关重要。该产品在主要技术指标的基本概念和评价的方式中,可分为不同的类型,今天小编就跟您介绍下该产品都有哪些类型以及其特点。 1、光电式,包括光栅式和码盘式两种。 光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号,利用光电管、转换电路和显示仪表,可计算出移过的莫尔条纹数量,测出光栅转动角的大小,从而确定和读出被测物质量。 码盘式传感器的码盘是一块装在表盘轴上的透明玻璃,上面带有按一定编码方法编定的黑白相间的代码。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。 2、液压式 在受被测物重力P作用时,液压油的压力增大,增大的程度与P成正比。测出压力的增大值,即可确定被测物的质量。液压式传感器具有结构简单而牢固,测量范围大的特点。 3、电容式 它利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器具有高阻抗,耗电量少,动态响应快,结构简单。适应性强,造价低的特点。 4、电磁力式 它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作。电磁力式传感器准确度高,可达1/2000~1/60000,但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。 5、磁极变形式 铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时,内部产生应力并引起导磁率变化,使绕在铁磁元件两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。磁极变形式传感器的准确度不高,适用于大吨位称量工作。 6、振动式 弹性元件受力后,其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化,即可求出被测物作用在弹性元件上的力,进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。 7、陀螺仪式 陀螺仪式传感器响应时间快,无滞后现象,温度特性好, 振动影响小, 频率测量准确精度高,故可得到高的分辨率和高的计量准确度。 8、电阻应变式 利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。 9、板环式 板环式称重传感器的结构具有明确的应力流线分布、输出灵敏度高、弹性体为一整体、结构简单、受力状态稳定、易于加工等优点。 以上九种就是称重传感器的分类,不同类型的产品具有的灵敏度,准确度,分辨率以及适用环境不同,根据您的需求进行选择才能更好的满足您的生产作业需要,更好的达到工作的预期希望。

一、概述对于电阻应变片式测力传感器(以下简称“测力传感器”)来说,弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。可以说,测力传感器的性能主要取决于其弹性体的形状及相关尺寸。如果测力传感器的弹性体设计不合理,无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达到较高的测力性能。因此,在测力传感器的设计过程中,对弹性体进行合理的设计至关重要。弹性体的设计基本属于机械结构设计的范围,但因测力性能的需要,其结构上与普通的机械零件和构件有所不同。一般说来,普通的机械零件和构件只须满足在足够大的安全系数下的强度和刚度即可,对在受力条件下零件或构件上的应力分布情况不必严格要求。然而,对于弹性体来说,除了需要满足机械强度和刚度要求以外,必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位(以下简称“贴片部位”)的应力与弹性体承受的载荷保持严格的对应关系;同时,为了提高测力传感器测力的灵敏度,还应使贴片部位达到较高的应力水平。由此可见,在弹性体的设计过程中必须满足以下两项要求:贴片部位的应力应与被测力保持严格的对应关系;贴片部位应具有较高的应力水平。为了满足上述两项要求,在测力传感器的弹性体设计方面,经常应用“应力集中”的设计原则,确保贴片部位的应力水平较高,并与被测力保持严格的对应关系,以提高所设计测力传感器的测力灵敏度和测力精度。二、改善应力不规则分布的“应力集中”原则在机械零件或构件的设计过程中,通常认为应力在零件或构件上是规则分布的,如果零件或构件的截面形状不发生变化,不必考虑应力分布不规则的问题。其实,在机械零件或构件的设计中,对于应力不规则分布的问题并非不予考虑,而是通过强度计算中的安全系数将其包容在内了。对于测力传感器来说,它是通过电阻应变片测量弹性体上贴片部位的应变来测量被测力的大小。若要保证贴片部位的应力与被测力保持严格的对应关系,实际上就是保证在测力传感器受力时,弹性体上贴片部位的应力要按照某一规律分布。在实际应用中,对于弹性体贴片部位应力分布影响较大的因素主要是弹性体受力条件的变化。弹性体受力条件的变化是指当弹性体受力的大小不变时,力的作用点发生变化或弹性体与其相邻的加载构件和承载构件的接触条件发生变化。如果在弹性体结构设计时,未能考虑这一情况,就可能造成弹性体上应力分布的不规则变化。这方面最典型的实例是筒式测力传感器。为了减小由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差,有些传感器设计者采取在筒式测力传感器弹性体上增加贴片数量的方法,尽可能将弹性体上贴片部位圆周上应力分布不均匀的情况测量出来。这样的处理方法有一定的效果,可以减小弹性体受力条件的变化引起的测力误差。但这种方法毕竟是一种被动的方法,增加的贴片数量总是有限的,还是很难把弹性体上贴片部位圆周上应力分布不均匀的情况全部测量出来,测力误差减小的程度不够显著。由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差的实质是弹性体贴片部位圆周上的应力的不规则分布,如果能使弹性体贴片部位圆周上的应力分布受到一定条件的约束,迫使贴片部位的应力按照某一规律分布,因而使得弹性体贴片部位的应力与被测力基本保持严格的对应关系,由此来减小因弹性体受力条件的变化引起的测力误差。作者曾用上述方法对筒式测力传感器进行改进。改进前的普通筒式传感器测力误差大于1%F.S.,改进后的筒式传感器测力误差为0.1~0.3%F.S.,测力精度明显提高。三、提高应力水平的应力集中原则若要测力传感器达到较高的灵敏度,通常应该使电阻应变片有较高的应变水平,即在弹性体上贴片部位应该有较高的应力水平。实现弹性体上贴片部位达到较高应力水平有两种常用的方法:整体减小弹性体的尺寸,全面提高弹性体上的应力在贴片部位附近对弹性体进行局部削弱,使贴片部位局部应力水平提高,而弹性体其它部位的应力水平基本不变。以上两种方法都可以提高贴片部位的应力水平,但对弹性体整体性能而言,局部削弱弹性体的效果要远好于整体减小弹性体尺寸。因为局部削弱弹性体既能提高贴片部位的应力水平,又使得弹性体整体保持较高的强度和刚度,有利于提高传感器的性能和使用效果。局部削弱弹性体提高贴片部位应力水平的原理是:通过局部削弱弹性体,造成局部的应力集中,使得应力集中部位的应力水平明显高于弹性体其它部位的应力水平,将电阻应变片粘贴于应力集中部位,就可以测得较高的应变水平。局部应力集中的方法在测力传感器的设计中经常被采用,尤其在梁式测力传感器(如弯曲梁式和剪切梁式测力传感器)的弹性体设计中被广泛应用。局部应力集中方法应用较为成功的当数剪切梁式测力传感器。剪切梁式测力传感器是通过检测梁式弹性体上的剪应力实现测力的。对于梁形构件来说,其弯曲强度是主要矛盾。在一个梁满足弯曲强度的情况下,剪切强度一般裕量较大。当在中性层附近挖盲孔后,该截面上腹板上的剪应力明显提高,然而该截面上的弯曲应力提高很小。因此,剪切梁式弹性体应用局部应力集中方案后,被检测的剪应变大大提高,使该测力传感器的灵敏度显著提高,而对整个梁的弯曲强度影响很小,使整个梁保持了良好的强度和刚度。四、小结在测力传感器的设计过程中,如能自觉地按照上述两种应力集中的原则,对弹性体进行结构设计,就能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果。灵活、恰当地运用应力集中的原则,对于设计和生产高性能的测力传感器具有重要的实用意义。

称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,其是否能够正常使用以及是否正确使用对于整个衡器的可靠性与安全性至关重要。该产品在主要技术指标的基本概念和评价的方式中,可分为不同的类型,今天小编就跟您介绍下该产品都有哪些类型以及其特点。

一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,如:客户需要称重60多kg的重量,那就可以用量程达到100kg的Z6FD1称重传感器。工作范围在30%~70%之内。一套设备:总重除以传感器支撑点的数量,得出的数就是每只传感器需要承受的30%~70%。而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,在选用称重传感器时,一般要扩大其量程使传感器工作在其量程的20%~40%之内,道理同上。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。

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称重传感器的接线方式:称重传感器的接线方式最常用的就是4线制和6线制接线,例如:tedea 619是六线制接线,而bongshin CBES和tedea 1010却是四线制接线,对于不同的硬件要求会采用不同的接线方式。但是一定需要明白的就是:能接6线的不接4线的称重传感器,必须接4线的就一定要进行短接。

按照使用到额定量程60~70%的建议,假设传感器个数为N,单只传感器量程为m,料仓自重加上满料重量的总重为,则在已知M和N的情况下,按如下公式计算m:确定此范围后,在传感器规格里面选择最满足此范围的传感器即可。

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