稱重衡器的組成和分類
一、前言
電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用于超市、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機械式稱量工具。相比傳統(tǒng)的機械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計量衡器。電子秤的設(shè)計首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進行準確的線性放大。放大后的模擬電壓信號經(jīng)
A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機中，再經(jīng)過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。 目前市場上使用的稱量工具，或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正時間長，易損件多，維修困難，裝機容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。而且目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對性地開發(fā)出一套有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實意義。
二、稱重傳感器的定義與組成
1）定義 ： 它是一種力傳感器，通過把被測量（質(zhì)量）轉(zhuǎn)化為另外一種被測量（電量）來測量質(zhì)量的力傳感器。稱重傳感器是電子衡器的重要組成部分，在使用稱重傳感器時，應(yīng)考慮使用地點的重力加速度和浮力的影響。電子衡器應(yīng)用稱重傳感器把被測物體的重量轉(zhuǎn)化成電量，然后通過響應(yīng)的檢測儀表顯示物體的質(zhì)量。由此可見，稱重傳感器的性能好壞對電子衡器的性能是至關(guān)重要的。
2）組成：稱重傳感器一般由敏感元件、變換元件、測量元件等幾部分組成，有時加輔助電源。
敏感元件：直接感受被測量（質(zhì)量）并輸出與被測量功能有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫儯浑娙菔椒Q量傳感器的彈性體將被測的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?/div>
變換元件：又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y量的信號。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計（或稱電阻應(yīng)變片），將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化；電容式稱重傳感器的電容器，將彈性體的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓Ｓ袝r某些元件兼有敏感元件和變化元件兩者的功能。如壓電式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生形變的同時輸出電量。
測量元件（測量電路）：將變換元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑸檫M一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路，壓電稱重傳感器的電荷前置放大器。稱重衡器的組成和分類
輔助電源：為傳感器的電信號輸出提供能量。一般稱重傳感器均需要外接電源才能工作。因此，作為一個產(chǎn)品必須標明供電的要求，但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于它輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都需要有輔助電源。
三、 稱重傳感器的種類
稱重傳感器的種類較多，但根據(jù)變化工作原理來分，主要有電阻應(yīng)變式、電容式、差動變動器式、壓磁式、壓電式、振頻式、陀螺式等。下面對幾種常用稱重傳感器進行簡要闡述：
1）電阻應(yīng)變式與差動變壓器式傳感器
是將電阻應(yīng)變計（電阻應(yīng)變片）粘貼在彈性體上，當彈性體受外力（拉力或壓力）作用產(chǎn)生形變時，電阻應(yīng)變計將該形變轉(zhuǎn)化成電量輸出，通過相應(yīng)的測量儀表檢測出這個與外加重量成一定比例關(guān)系的電量，從而測出質(zhì)量。
2）電容式與差動變壓器式傳感器
是通過彈性體將物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換成位移，從而引起電容和電感的改變，利用相應(yīng)的測量儀表檢測出這個變化的電容量再換算成質(zhì)量。
3）壓磁式傳感器
是利用鐵磁物質(zhì)在外加質(zhì)量作用下，鐵磁材料的磁導(dǎo)系數(shù)和磁阻的改變，從而使繞在鐵心上的線圈阻抗變化，線圈阻抗的變化與質(zhì)量成一定比例關(guān)系，因此檢出線圈阻抗的變化，便可求得質(zhì)量。
4）壓電式傳感器
是利用某些晶體介質(zhì)在受一定方向外加質(zhì)量作用是，引起內(nèi)部正負電荷的相對轉(zhuǎn)移，從而使晶體兩端表面上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷，其電荷密度與質(zhì)量成正比關(guān)系。
5）振頻式傳感器
金屬絲或金屬膜片的固有震動頻率的不緊與其幾何尺寸、密度、材料有關(guān)，而且還與內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。當它們的幾何尺寸、材料、密度一定時，外加的質(zhì)量可以改變它們的內(nèi)部應(yīng)力，因而其振動頻率也就相應(yīng)改變，利用振頻測量儀器測出頻率的變化量，即可求得質(zhì)量。
6）陀螺式傳感器
是利用陀螺式進動特征和力矩效應(yīng)工作的，是近幾年來發(fā)展起來的一種新型的稱重傳感器，其特點是作用力方向上無位移，不存在靜平衡問題以及彈性應(yīng)變中的儲能和恢復(fù)問題，因而無滯后，剛性大，線性好，響應(yīng)快，分辨率高，穩(wěn)定性好，抗干擾能里強。由于是直接數(shù)字輸出，沒有數(shù)模轉(zhuǎn)換問題，因而陀螺式稱重傳感器引人注目。在上述稱重傳感器中，當前應(yīng)用*為廣泛的稱重傳感器是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，因為這種傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡單，技術(shù)比較成熟，制作容易，準確度高，穩(wěn)定性好。
四、稱重傳感器的選型
根據(jù)經(jīng)濟和現(xiàn)實需要我們選擇電阻應(yīng)變式稱重傳感器。
工作原理和組成：是基于金屬絲在受拉或受壓后產(chǎn)生彈性形變，其電阻值也隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化這一物理特征實現(xiàn)的。
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