5.3称重传感器（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 压力的测量 课题二 力的测量 课题三 称重传感器 课题四 压力变送器 2024/1/4 1 模块五 压力的测量 模块五 压力的测量 在检测系统中所说的压力是指物理学中的压强，即指垂直均匀地作用于单位面积上的力。一般情况下，力的测量包括压力的测量和力的测量。压力传感器主要用于测量气体、液体密封容器或管道里的压力；力传感器主要用于两个方面：测力和称重。压力和力是自动化生产过程中的重要工艺参数和自动化控制依据。 2024/1/4 2 课题三 称重传感器 ◆知识点 ¤　了解称重传感器的基本结构 ¤　学习称重传感器的测量方法与适用范围 ◆ 技能点 ¤　掌握称重传感器的选用与安装方法 [任务提出] 图5-3-1全自动配料控制系统 随着科学技术的日新月异，生产过程自动化程度要求越来越高。提高自动化程度可以减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，提高产品的质量。全自动配料控制系统是集自动控制技术、计量技术、传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化系统，如图5-3-1所示。在上位机人工设置当前需要的饲料配料表，PLC控制称重传感器进行载荷测量，最后由变频器控制各阀门加料，自动完成饲料配料功能。 某饲料厂为了扩大生产规模，提高工业生产过程自动化程度，引进了全自动配料控制系统，实现对物料的快速、准确的称量。可近日，8#料斗称量的数据不稳，出现数据跳变、输出异常等现象。维修工程师小李进行检修，排除故障，保证生产。8#称量斗最大称量800公斤，显示分度值0.1公斤。 [任务分析] 首先要分析可能导致料斗称量的数据不稳，出现数据跳变、输出异常等现象的所有因素，然后逐一排除。导致故障因素可能是信号采集系统的问题，如电磁干扰问题，也可能是称重传感器问题，造成输出信号数据不稳，或者是连线接触不良问题。如果是称重传感器的问题，小李应该怎样选用、更换、调试称重传感器呢？本课题的任务目标是通过学习称重传感器基本工作原理，学会在满足设计精度的条件下如何正确选择与使用称重传感器。 [相关知识] 一、称重传感器 称重传感器是工业测量中使用较多的一种传感器，它是电子秤的敏感重力的敏感元件，几乎运用到了所有的称重领域。如电子秤（如图5-3-2所示）。在混合各种原料的配料系统中、生产过程物料的进料量控制中以及生产工艺中的自动检测中，都应用了称重传感器，它将物料的重量转化成电信号，提供给CPU，CPU对电机、阀门进行控制，或直接进行控制与显示。称重传感器的量程从几克到几百吨。 图5-3-2 电子秤 图5-3-3 电子秤中的称重传感器 称重传感器根据制造原理不同可分为应变式、感应式、电容式、振弦式等，其中应变式称重传感器在电子称重系统中应用最广泛。 1．应变式称重传感器的工作原理 电阻应变式称重传感器由弹性元件、应变片和外壳所组成，图5-3-3中电子称的称重传感器为电阻应变式称重传感器，其弹性元件是应变梁。弹性元件是称重传感器的基础，被测物的重量作用在弹性元件上，使其在某一部位产生较大的应变或位移；弹性元件上的应变片作为传感元件，将弹性元件敏感的应变量或位移完全地同步地转换为电阻值的变化量，转换成电信号，完成了重力的测量。   传感器弹性元件一般是由优质合金钢材、有色金属铝、铍青铜等材料加工成型，其外形结构多种多样。根据被测量的大小及受力方式不同，选择不同结构的弹性元件。常见的有柱式、悬臂梁式、环式、轮辐式等，如图5-3-4所示。在弹性元件上按一定方式粘贴应变片，当弹性元件在外力作用下产生应变或位移时，不同部位的应变片电阻值变化不同，或变大或变小，更有利于组成惠斯登电桥。 图5-3-4  传感器弹性元件 2．应变式称重传感器种类 根据传感器弹性元件的结构不同，称重传感器分为柱式、悬臂梁式、环式、轮辐式等。常用称重传感器外形如图5-3-5所示。不同结构的传感器量程范围、安装形式、适用场所也不尽相同。应变式称重传感器主要用于测量力、荷重和扭矩。 图5-3-5 称重传感器 （1）柱式称重传感器 图5-3-6柱式称重传感器 柱式称重传感器典型结构如图5-3-6所示，敏感元件为圆柱体，在细的部位粘贴4片或8片应变片，组成惠斯登电桥，即可构成一种能测量拉伸（或压缩）的电阻应变式称重传感器。这种传感器的特性是结构简单紧凑、易于加工，可设计成压式或拉式的，或拉、压两用型，并可承受很大的载荷。其缺点是灵敏度低、精度低等。适用于大、中量