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地磅与地磅传感器的5种补偿方式
 
     地磅是配有电子秤量装置的地磅,主要有由称重传感器、承载器(俗称称架)称重仪表三部分组成。电子地磅的工作原理是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过称重传感器转换为与之成正比的电信号,并且以模拟或数字量的形式在称重仪表上显示出来。
 
     电阻应变式称重传感器因制作简单、工艺成熟、准确度高(最高准确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01%),占据着称重传感器 90%以上的市场份额。电阻应变式称重传感器用于静态、动态条件下质量或力的测量,在工业生产过程检测、控制、自动称量等领域以大量应用随着工业控制系统向数字化发展,近几年来数字式称重传感器被开发并已经得到应用。由于其能够直接输出数字量,大大提高了传输中的抗干扰能力,并使得计算机的通信极为方便。由于取消了仪表中的模拟放大、A/D 转换等环节,使仪表大为简化。
 
      振弦式称重传感器的特点如下:重复性、线性为满刻度的 0.01%,稳定性为 0.03%,与电阻应变式称重传感器的指标大体相当;微小的被测力变化可发生较大的频率变化,分辨率高达百万分之一,灵敏度高;直接数字称重,被处理的信号及输出信号都是数字信号,处理过程无 A/D、D/A 转换,运算精度高;抗电气干扰、抗振动干扰能力强;传感器内装有温度传感器,温度补偿灵敏度可达 0.0001%/℃;非位移式测量原理,测量过程几乎无位移发生,不影响秤架的校准状态;有动态过载保护装置;最多 15 台传感器可在同一根串行总线上传递信号,最大传送距离为 500m。因此这种称重传感器是未来传感器发展的一个方向。
 
1.零位补偿
 
尽管电阻应变片经过精心挑选,使其阻值相等。但绝对一致是不可能的,及时挑选出相应的阻值相等的应变片,经过贴片过程,阻值也会发生变化,所以桥路不平衡是绝对的。
 
为此,使传感器在不承重时输出等于零而进行的调整,叫零点补偿。消除初始桥路不平衡的方法有:串联法、并联法和外加电压法。
 
2.温度补偿
 
理论讨论与实验室测试时通常都是以室温恒定为前提的,即使变化范围也不大,但实际使用时其各项参数受环境温度和被测试件温度影响很大。这种单纯由温度变化而引起的变化现象,称为温度效应。产生温度效应的因素有两个:一是电阻具有一定的温度系数;二是电阻材料与被测材料线膨胀系数不同。因此常温下,温度效应主要是温度变化对传感器参数的影响。这就需要对传感器进行进行温度补偿。温度补偿主要是指零位漂移补偿和灵敏度的温度补偿。
 
(1) 零位漂移补偿
 
传感器在不受力时的输出,随温度变化而发生变化,叫做零位温度漂移。引起零位温度漂移的原因很多,例如:电阻应变片温度系数不一致,电阻应变片胶基厚度和固化程度不一致,引线长度不同,寄生热电势的产生,弹性元件与外壳热膨胀(收缩)不一致,弹性元件纵横向膨胀系数不同弹性元件曲率的影响,大气压力的波动等等。
 
(2)灵敏度的温度补偿
 
传感器的灵敏度与电阻应变片的灵敏系数、弹性体的弹性模量、弹性体的结构尺寸有关系。当温度变化时,这些参数都会有所变化。所以,传感器不在恒温条件下工作而又要求有较高的精度时,就必须对灵敏度进行温度补偿。常用的方法是在拱桥电路中串联适当的铜电阻。
 
3.非线性补偿
 
严格来说,外加载荷和传感器的输出并不完全成线性关系,而是一个抛物线关系,所以存在非线性问题。产生的原因主要是电桥的非线性、弹性体受压后横截面增大、应变迁的非线性、弹性体本身的非线性以及模数补偿电阻等非线性造成的。补偿办法可以在输入端接入一个半导体应变片;或利用镍作模数补偿电阻兼作非线性的盒状膜片,同时用作非线性和侧向力补偿。
 
4..侧向力补偿
 
由于外力不可能严格作用在规定轴线上,总是要伴随出现侧向力的干扰因素。假若在此侧向力作用下,传感器的工作段轴向对称点引起的弯曲变形的代数和不为零,则此侧向力作用下,传感器的测量结果,为此必须进行修正。解决办法主要是在结构中采用双膜片结构、单膜片结构、滚珠结构、三链板式对中结构。也有的干脆更换结构,采用改进后的梁式传感器及 S 型传感器。
 
5.输出标准化补偿
 
由于应变片黏贴位置不准,应变片系数及弹性体尺寸公差,补偿电阻等的影响,同一型号和量程的传感器的实际灵敏度就不尽相同,这给传感器的互换性和配用仪器带来了麻烦。获得良好的互换性,必须对输出标准化进行补偿,以保证所有的高精度传感器均有严格的标准输出。对传感器输出标准化的一个有效措施是使传感器设计时有 15%左右的过灵敏度,一部分用云弥补温度补偿、非线性补偿、侧向力补偿所造成的损失,余下部分则用于在输入端串联输出标准化补偿电阻,其阻值在传感器校准时由校准确定。定型的商品传感器输出标准化补偿电阻都是放在传感器接线盒内的。
 
 
地磅是一种重要的计量器具,地磅广泛应用于工业、农业、商业、科研和医疗卫生等部门。电子衡器已经成为了地磅发展的必然趋势,并且现阶段电子地磅已经占据了极其重要的地位,设计制造出性能优良的电子地磅极为重要,因此其对地磅传感器的补偿问题也就尤为重要。
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