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激光三角測量法原理
激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面,體反射激光通過接收器鏡頭,被內部的CCD線性相機接收,根據不同的距離,CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據這個角度及已知的激光和相機之間的距離,數字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。同時,光束在接收元件的位置通過模擬和數字電路處理,1022-7kg,1022-7kg并通過微處理器分析,計算出相應的輸出值,并在用戶設定的模擬量窗口內,按比例輸出標準數據信號。如果使用開關量輸出,則在設定的窗口內導通,窗口之外截止。另外,模擬量與開關量輸出可獨立設置檢測窗口。
稱重傳感器選用知識
現代稱重傳感器的原理與結構上千差萬別,如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感器,是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗,在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1) 根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型
要進行—個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研制。
在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標。
2) 靈敏度的選擇
通常在傳感器的線性范圍內,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有稱重傳感器靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡員減少從外界引入的廠擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3) 頻率響應特性
傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應高,可測的信號頻率范圍就寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態測量中,應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性,以免產生過火的誤差
4) 線性范圍
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內,靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的稱重測量精度。在選擇稱重傳感器時,當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。
但實際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時,在一定的范圍內,可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會給測量帶來*的方便。
5) 穩定性
傳感器使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器*穩定性的因素除傳感器本身結構外,主要是傳感器的使用環境。因此,要使傳感器具有良好的穩定性,傳感器必須要有較強的環境適應能力。
在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期后,在使用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生變化。在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。
6) 精度
精度是傳感器的一個重要的性能指標,它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,稱重傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以,不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的,選用重復精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。
對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設計制造傳感器。自制稱重傳感器的性能應滿足使用要求。
美國Tedea-Huntleigh輪輻式稱重傳感器:
220-5000kg,220-10000kg,220-20000kg,220-30000kg,220-50000kg
美國Tedea-Huntleigh數字式稱重傳感器:
PDL 1040-5kg、PDL 1040-10kg、PDL 1040-15kg、 PDL 1040-20kg 、PDL 1040-50kg
(數字式)240-2kg,240-3kg,240-5kg,240-7kg,240-10kg,240-15kg,240-20kg,240-30kg,240-50kg
(數字式)9010-2kg,9010-3kg,9010-5kg,9010-7kg,9010-10kg,9010-15kg,9010-20kg,9010-30kg,9010-50kg
美國Tedea-Huntleigh稱重傳感器安裝模塊:
220 Silo Mount (5000kg、10000kg、20000kg、30000kg、50000kg )
220 Rocker Pin Mount (5000kg、10000kg、20000kg、30000kg、50000kg )
41580 Tank Mount (10000lbs、20000lbs、25000lbs、40000lbs、50000lbs、75000lbs )
傳感器在商用電子秤中的應用
目前,商用電子計價秤的使用非常普及,逐漸會取代傳統的桿稱和機械案秤。電子計價秤在秤臺結構上有一個顯著的特點:一個相當大的秤臺,只在中間裝置一個專門設計的傳感器來承擔物料的全部重量
對于因溫度變化對橋接零點和輸出,靈敏度的影響,即使采用同一批應變片,也會因應變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差,所以對要求精度較高的傳感器,必須進行溫度補償,解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當溫度系數的自動補償片,并從外部對它加以適當的補償。
非線性誤差是傳感器特性中zui重要的一點。產生非線性誤差的原因很多,一般來說主要是由結構設計決定,通過線性補償,也可得到改善。
滯后和蠕變是關于應變片及粘合劑的誤差。由于粘合劑為高分子材料,其特性隨溫度變化較大,所以稱重傳感器必須在規定的溫度范圍內使用。
在露天下使用傳感器,還應考慮陽光直射產生的溫度影響和風壓的影響。
稱重傳感器在市場上有被稱之為衡器的心臟,它是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置,它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度和穩定性。
電阻應變式稱重傳感器原理
電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理:彈性體(彈性元件,敏感梁)在外力作用下產生彈性變形,使粘貼在他表面的電阻應變片(轉換元件)也隨同產生變形,電阻應變片變形后,它的阻值將發生變化(增大或減小),再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號(電壓或電流),從而完成了將外力變換為電信號的過程。
由此可見,電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中*的幾個主要部分。彈性體是一個有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個,首先是它承受稱重傳感器所受的外力,對外力產生反作用力,達到相對靜平衡;其次,它要產生一個高品質的應變場(區),使粘貼在此區的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。
以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例,來介紹一下其中的應力分布。
設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。
肓孔底部中心是承受純剪應力,但其上、下部分將會出現拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神,一為壓縮,若把應變片貼在這里,則應變片上半部將受拉伸而阻值增加,而應變片的下半部將受壓縮,阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應變表達式,而不再推導。
檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側向力干擾,可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等,所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應用。
因為全橋式等臂電橋的靈敏度zui高,各臂參數*,各種干擾的影響容易相互抵銷,所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。