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常见称重传感器的优缺点
点击率:7415   作者:天安自动化-工控仪表|称重传感器与变送器供应商   来源:http://www.tian-auto.com   时间:2015-12-1 22:43:35

常见称重传感器的优缺点 

目前国内外用于大型衡器上的称重传感器大致有:柱式称重传感器、桥式称重传感器、双剪切梁吊环称重传感器、轴对称扭环型称重传感器、轮辐式称重传感器等。下面我们来看看常见几种称重传感器的优缺点:

1、柱式称重传感器
优点:结构紧凑、过载能力比较强、固有频率高动态响应快、安装较方便、制造成本低。
缺点:抗侧向和偏载能力较差(双膜片结构的较好)、固有线性较差、称重传感器不易固定易旋转。
柱式称重传感器由于以上的诸多优点,目前在汽车衡上使用的比较多,但是其缺点也不能回避。针对柱式称重传感器的抗侧向和偏载能力较差的问题,一些公司的产品样本上专门推荐了“不影响计量性能”的偏载角度。
在实际应用中,由于承载器都是由多段组成的,可能承载器的变化没有如此大,但这起码给设计者一个参考依据,对于设计时应该考虑的承载器长度尺寸,不要因为温度变化,使承载器长度变化超出称重传感器装置单位给出的允许位移量,从而影响产品的计量性能。
还出现一种情况,就是称重传感器在使用时会不断微量旋转,甚至会将电缆线拉断。为什么在汽车衡上安装的柱式称重传感器会产生旋转现象?在自动轨道衡上使用的历史比较长了,而安装现场很少出现旋转现象?
    
       这是因为自动轨道衡的承载器一般长度只有3.7m~4m,其限位采用的是张拉式结构,使得承载器在水平状态基本处于不移动状态,同时保证又不影响垂直力的作用。而汽车衡的承载器长度比较大,采用的限位装置是水平状态下允许承载器有一定的位移,这样称重传感器也可能随之晃动。也就是在这种不断的晃动中,电缆线就不断被缠绕到称重传感器上,直至被拉断。

第三个就是偏载分力的问题,为什么使用柱式称重传感器的汽车衡其段差(即:偏载误差)比较大?这里固然与承载器的加工带来的“边界条件”影响有关,但是从理论角度分析,由于热胀冷缩影响使承载器两端柱式称重传感器产生倾斜度大,从而带来偏载分力,称量量值越大造成的偏载误差就越大。同时,这个分力还与称重传感器的高度有关,高度大的称重传感器相对影响量就小一些,高度低的相对影响量就大一些。


2、桥式称重传感器
优点:对加载点变化不敏感、抗偏载性能好、固有线性好、安装方便、称重传感器固定不旋转、制造成本低。
缺点:重心较高、过载能力较差,大秤量的称重传感器难以达到高的准确度等级。
采用桥式称重传感器的长承载器衡器,在使用过程中其球状压头随着承载器长度变化,压头也在弹性体的球窝内沿长度方向滚动,使作用力加载方向偏移,从而产生偏载。

       虽然此类称重传感器的抗偏载性能比较好,但是位移量较大时也会影响一定的计量性能。为此笔者在1991年针对数字指示轨道衡产品承载器比较长的状况,考虑多只称重传感器受热胀冷缩的影响因素,申请了一个实用新型的专利将称重传感器上压头设计成两种形式,一种是保留了原设计的球面形状,用于中间四只称重传感器,起到定位作用;一种是按照球面的最高点设计成平面形状,用于端部的称重传感器,不论热胀冷缩时承载器的长度如何变化,可以保证其承载器上的作用力总是垂直作用于称重传感器上。


3、双剪切梁吊环称重传感器
优点:抗偏载性能好、称重传感器固定不旋转。
缺点:结构复杂、安装麻烦、制造成本高、过载能力差、占用空间大,此类产品也不宜制造大秤量结构。

这种形式的称重传感器在使用中,与以前机械杠杆秤的吊环绕刀子摆动结构一样,作用点总是绕着称重传感器摆动,始终将作用力垂直作用在称重传感器上,既是承载器热胀冷缩的尺寸变化较大也不会影响计量性能。这种结构的关键点是作用力总是在称重传感器下面,从而保证了系统的稳定性。


4、轴对称扭环型称重传感器
优点:结构紧凑、体积小、高度低、重量轻、固有线性好、准确度高、受载后底环无变形或变形很小几乎没有滞后、对于偏心载荷和侧向载荷不敏感、输入输出阻抗大、称重传感器固定不旋转。
缺点:安装稍复杂、附件的制造成本较高。

正是由于此类产品的阻抗大,所以输出信号大、功耗比较小,在欧洲多个国家习惯选用这种称重传感器做汽车衡等大型衡器。笔者所见到多家公司在一台混凝土结构的汽车衡上,只使用四只此类称重传感器支撑一个18m长、重42t的钢筋混凝土承载器。如果使用于有冲击载荷的环境下时,选用的上压头可以是专门制作的有缓冲层的结构;如果使用于热胀冷缩较大的承载器时,可以将压头的高度设计的高一些,


5、轮辐式称重传感器
优点:抗偏载性和侧向载荷能力强、过载能力强、不受加载点和支撑边界影响、应力发布均匀、线性好、称重传感器固定不旋转。
缺点:机械加工难度大、制造成本较高、固有滞后大且不易控制。

此类称重传感器在我国80年代初中期,被大量使用于汽车衡类的大型衡器上,但是由于其本身存在的机械加工问题和滞后误差等,被后来的悬臂梁称重传感器和桥式称重传感器所替代。

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