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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2019-12-20 08:50:22 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
本文作者根據(jù)自己多年經(jīng)驗,給大家介紹了稱重傳感器和測力傳感器有哪些不同之處。
筆者認(rèn)為,測力與稱重傳感器之所以會發(fā)展成為兩大分支,主要原因是它們的用途不同,從使用角度對傳感器提出的要求區(qū)別較大.
數(shù)年前.人們并不認(rèn)真區(qū)分測力傳感器與稱重傳感器.因為兩者的工作原理,結(jié)構(gòu),材料,制作工藝、測試方法等完全相同.往往同一個傳感器.可以用于測力,也可以用于稱重,因而將它們統(tǒng)稱為負(fù)荷傳感器(Loadcel1).并且采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。
但是,隨著衡器技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸發(fā)現(xiàn)不能再將它們混為一談,特別是電子秤的普及和承平的提高,規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善.對用于電子秤的稱重傳感器提出越來越明確、合理.獨立的受求,1984年國際法制計量組織(OIML)提出了專門針對稱重傳感器計量要求和檢定程序的第60號國際建議。該建議于1984年10月由第七屆國際法制計量大會通過,1985年正式頒布。而測力傳感器由于各種使用狀態(tài)和要求差別較大,目前還難以提出一個一般測力傳感器都能通用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。
具體來說有以下幾個方面的差別:
1.誤差帶表示方法
過去,不論用于測力還是稱重的傳惑器.都采用線性、滯后,重復(fù)性等相對于滿量程誤差(%F.S.)的單項指標(biāo)來表征其性能。這種傳統(tǒng)的表示方法簡單易行,衡量其水平高低時,直觀明了(覓圖1)。但對于電子秤畿電子測力系統(tǒng)來說,這種方法都不實用,圓為電子評或電子測力系統(tǒng)的誤差帶規(guī)律與此不同,這就使研制或生產(chǎn)電子秤和電子測力系統(tǒng)的人很難合理選用傳感器。
針對稱重傳感器專門用于電子秤.第60號國際建議中對稱重傳感器的誤差帶要求已與電子秤完全相對應(yīng),電子秤的準(zhǔn)確度分為I、II、III、IIII級.稱重傳感器對應(yīng)分為A.B、C、D級。以最常甩的III級秤為例,其最大允許誤差見表1.它應(yīng)配用的傳感器為c級.其最大允許誤差見表2。表中的e及u均為檢定分度值
由此可見.稱重傳感器與電子秤都采用階梯形分段表示法,分段方法完全相同,而傳感器的最大允許誤差為秤的7O%。與傳統(tǒng)的傳感器單項指標(biāo)表示法不同之處還在于:上述階梯形誤差帶包含線性,滯后,靈敏度溫度影響三項指標(biāo)。此外,傳統(tǒng)的傳感器的參考直線是“端點連線”法,而稱重傳感器采用
“3/4點連線”法,即通過0點及進(jìn)程75%量程點作一直線,這兩種計算方法的結(jié)果差別很大.測力傳感器因為還沒有新的標(biāo)準(zhǔn),目前仍采用傳統(tǒng)的(%F.S.)誤差表示法。然而,人們也越來越感到它與電子測力系統(tǒng)顯得不協(xié)調(diào)。因為力值計量是以逐點的示值相對誤差(%示值)表示的(見圖3)??梢灶A(yù)見,待條件成熟時。測力傳感器也必須采用逐點的示值相對誤差.
2.準(zhǔn)確度
以傳感器滿量程點的準(zhǔn)確度而言,一般商用稱重傳感器為萬分之二左右。測力傳感器卻因使用場合不同而千差萬別,在某些復(fù)雜,惡劣的條件下,能達(dá)到百分之一就十分滿意了,而用于基準(zhǔn)測力機(jī)作力值比對的測力傳感器,則要求其特性短期(一、兩周內(nèi))復(fù)現(xiàn)性達(dá)到百萬分之幾。
3.測量范圍
一般電子秤的最大稱量為幾千克至幾十噸。而測力傳感器的量程小至幾十毫牛(幾克力),甚至幾十微牛(幾毫克力),大至幾十兆牛(幾千噸力)
4.量程衰減
所謂量程衰減,即對某一額定量程的傳感器,通過提高測量儀表的放大倍數(shù),使該傳感器可用來測量小載荷,并且達(dá)到足夠的分辨率和測量精度.好比桿秤變換秤紐一樣例如。額定量程為100kg的傳感器,測量100kg載荷時,分辨率為0.1kg,準(zhǔn)確度為±0.5kg,若將稱重儀表增益提高50倍,滿量程即變?yōu)?kg,分辨率也變?yōu)?.002kg。準(zhǔn)確度可達(dá)±0.01kg。
稱重傳感器一般無此要求。而用于材料試驗機(jī)的測力傳感器,要求量程衰減50倍甚至100倍。這就大大擴(kuò)展了同一傳感器的有效測量范圍,既可用來拉伸粗鋼試樣,又可用來拉仲細(xì)絲。當(dāng)然由此對傳感器起始段的特性也提出了極高的要求。
5.工作溫度
稱重傳感器一般在自然環(huán)境中使用.工作溫度范圍為一10℃一+40℃。而測力傳感器與被測對象直接相連,當(dāng)被測對象必須在極低或極高溫度下測試時,由于傳導(dǎo),輻射、對流作用.測力傳感器也必須在較低(一1O0℃以下)或較高(+200℃)溫度下工作。
6.加載時間
電子秤的一次稱量時問約為幾分鐘,最長幾小時。而有的測力傳感器連續(xù)測試時間要長得多。例如疲勞試驗,蠕變或松弛試驗要連續(xù)進(jìn)行幾十至幾百小時,埋入水庫大壩壩基的測力傳感器,要連續(xù)測量許多年。
7.加載方向
稱重傳感器都只承受拉或壓單向載荷。測力傳感器有不少場合要承受拉,壓雙向的交變載荷。此時.對傳感器兩個方向受力的輸出靈敏度對稱性必然要提出要求。
8.一次安裝與多次安裝。
稱重傳感器是一次安裝后整機(jī)調(diào)試,正常使用過程中不再裝拆。測力傳感器因為與它連接的測試對象經(jīng)常變動,需要經(jīng)常裝拆。因此要求其特性在多次裝拆時能保證具有良好的再現(xiàn)性。
9·疲勞壽命
稱重傳感器若以一分鐘加載一次,一天使用8小時計算,十年累計加載約近20萬次。而高頻疲勞試驗機(jī)每秒施加交變載荷3次,1小時即達(dá)一百爭萬次。試驗一根試樣。往往要做到一千萬次(107)在此場合工作的測力傳感器,疲勞壽命要求達(dá)到幾百或幾千個107次,實際上為無限長。
10.載荷的波形
稱重傳感器在每次加載時,要承受一次沖擊。加載波形近似為一梯形波上疊加一個衰減振蕩的波形。沖擊力不會太大。過載程度也不會太嚴(yán)重,而測力傳感器往往載荷的波形很復(fù)雜,千變?nèi)f化,很難預(yù)料。除單次的拉或壓載荷及常見的正弦波載荷外,還可能承受各種特殊波形載荷。如電液伺服疲勞試驗機(jī)可產(chǎn)生矩形波,鋸齒波。利用炸藥爆炸作為動力源的高速拉伸試驗機(jī),載荷從零增加到最大值所需時間約為1毫秒,相當(dāng)于沖擊波。測量打樁辦的傳感器也工作在沖擊狀態(tài)。又如在飛機(jī)的起落架上貼上應(yīng)變片,將飛機(jī)起飛降落時起落架的受力波形記錄下來,再輸入到試驗機(jī)中去用試驗機(jī)對起落架部件單獨進(jìn)行模擬起飛降落的試驗,以研究其壽命及可靠性,改進(jìn)性能。此時載荷的波形為隨機(jī)波。此外,在拉伸試驗機(jī)上拉伸試樣時,試樣經(jīng)常在某一瞬間突然脆斷,載荷從最大值一瞬間內(nèi)突變?yōu)榱?。由于能量突然釋放,產(chǎn)生極強(qiáng)烈的沖擊和振動,測力傳感器設(shè)計制造中稍有不當(dāng),即遭破壞。
11.干擾力
由于電子秤的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分講究,加工、裝配十分精確,所以稱重傳感器的受力狀態(tài)較為理想,一般能保證使載荷通過傳感器的設(shè)計軸線。而測力傳感器由于條件限制,往往要受到側(cè)向力、傾斜力、偏心力、扭矩等干擾的影響,因而有的要求測力傳感器本身必須具有良好的抗干擾力特性(例如采用雙層膜片結(jié)構(gòu)),有的要求專門設(shè)計成多分量測力傳感器,能同時測量幾個方向的分力或力矩。
12.剛性或撓度
稱重傳感器一般不考慮剛性或撓度。測力傳感器是整個測力機(jī)構(gòu)中的一環(huán),有的試驗為保證某項參數(shù)能測量精確,對整機(jī)剛度提出要求,此時對傳感器的剛度也必然提出具體要求。在諧振式高頻疲勞試驗機(jī)中,為使整機(jī)能工作在諧振狀態(tài),傳感器剛度必須為某值。
13.固有頻率
’稱重傳感器一般無此要求。而測力傳感器往往用于動態(tài)測試,為保證動態(tài)測量精度,必須提供傳感器固有頻率的參數(shù),或者先提出固有頻率指標(biāo),再進(jìn)行傳感器設(shè)計
14.計量單位
稱重傳感器的額定負(fù)荷計量單位為克(g)、千克(kg),噸(t)。測力傳感器為牛(N).千牛(kN)、兆牛(MN)。
從以上各點分析對比可知,測力傳感器與稱重傳感器在使用方面的許多要求都不相同。它們很難采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程,它們最終分道揚(yáng)鑣,是稱重傳感器技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。
此外,還可看出,測力傳感器的使用條件遠(yuǎn)比稱重傳感器復(fù)雜,惡劣。不同的使用場合,會提出不同的要求,并且它們往往差別很大,在某一場合必需保證指標(biāo)A很高,指標(biāo)B無關(guān)緊要。
而在另一場合卻要求指標(biāo)B很高,指標(biāo)A可不加考慮,因而很難找到共同語言,也很難制定出一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。我認(rèn)為今后只能將測力傳感器分成幾大類,分別制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。
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