称重传感器

称重传感器发展历史

在应变计称重传感器成为工业称重领域常用的称重方法之前，人们普遍使用机械杠杆秤。机械秤可以称量从药丸到列车车厢的所有物品，只要适当校准和维护，即可保证足够的精度和可靠性。其工作方式包括利用重量平衡机制或者检测由机械杠杆产生的力。最早的预应变计测力传感器包括液压和气动两种设计。1843 年，英国物理学家 Charles Wheatstone 爵士发明了可测量电阻的电桥电路。惠斯通电桥电路非常适用于测量应变计中的电阻变化。尽管第一台粘贴式电阻丝应变计早在二十世纪四十年代就已开发出来，但直到现代电子技术蓬勃发展，这项技术才有了技术和经济可行性。而从那时起，应变计就广泛地应用在机械秤和独立称重传感器中。

称重传感器工作原理

称重传感器的设计可按生成的输出信号类型（气动、液压、电气）或重量检测方式（弯梁、剪切梁、压力、张力等）区分。

液压称重传感器是一种力平衡设备，通过内部填充液体的压力变化测量重量。在滚动隔膜式液压称重传感器中，作用在集料器上的负载或力将传递到活塞，进而压挤封闭在弹性隔膜腔中的填充液体。力越大，液压液体的压力就越大。此压力值可在本地指示，也可发送到其它位置，以实现远程指示或控制。输出具有线性特性，相对来说不易受填充液体的容量和温度的影响。如果称重传感器经过适当的安装和校准，则精度可达到满量程 0.25% 以内，适用于大多数的过程称重应用。由于这种传感器不使用电气元件，因此非常适用于危险区域。典型的液压称重传感器应用包括罐体、箱体和漏斗称重。为了达到最高的精度，应在罐体的每个支撑点放置一个称重传感器，通过将这些传感器的输出求和，得出罐体的总重量。了解更多关于称重传感器安装方法

气动称重传感器也利用力平衡原理。这些设备采用多个阻尼腔，可实现比液压设备更高的精度。在一些设计中，第一个阻尼腔用作皮重腔。气动称重传感器经常用于对清洁程度和安全性要求较高的行业，可测量相对较小的重量。对温度变化不敏感以及固有的防爆能力是这种称重传感器的两大优点。此外，即使隔膜破裂，其中的液体也不会造成污染。其缺点是，响应速度相对较慢，并且需要清洁干燥的调节空气或氮气。

应变计称重传感器可将作用在其上的负载转换为电信号。应变计粘合在梁或结构构件上，这些部件在承重时会发生变形。大多数情况下，使用四个应变计可获得最高的敏感度和温度补偿。通常两个应变计用于测量张力，另外两个用于测量压力，这些应变计相互连接以实现补偿调整（如图 7-2 所示）。承重时，应力引发的应变计电阻变化与负载成正比。随着应变计称重传感器的精度持续提高、单位成本持续下降，其它称重传感器正逐步退出历史舞台。

阅读更多有关称重传感器类型.

压力称重传感器
压力称重传感器通常采用整体按钮式设计。这种传感器适合安装在空间有限的区域，具有极佳的长期稳定性。

压力/张力称重传感器
压力/张力称重传感器可用于负载在压力和张力之间来回转换的应用。这种传感器适用于空间有限的环境，其带螺纹的端头可方便安装。

S 梁称重传感器
S 梁称重传感器因其 S 状的外形而得名。S 梁称重传感器可在受到张力或压力时提供相应的输出，适用于罐内液位、漏斗和地秤等应用。它具有极佳的抗侧能力。

弯梁式称重传感器
弯梁式称重传感器适用于需要多个称重传感器的应用，例如罐体称重和工业过程控制。它采用低外形结构，适用于空间有限的区域。

    平台单点式称重传感器
    平台单点式称重传感器用于商业和工业称重系统。无论负载处于平台的哪个位置，均可提供精确的读数。

筒式称重传感器
筒式称重传感器适用于单称重和多称重应用。许多此类传感器均采用全不锈钢设计，提供全方位的密封保护，适用于冲洗和潮湿区域。

小型称重传感器
小型称重传感器包括压力和张力/压力称重传感器。它采用方便安装的安装孔和内螺纹。经常用于称重研究和流向力监视。

称重传感器性能比较

类型	称重范围	精度 (FS)	应用	优点	缺点
机械称重传感器
液压称重传感器	最高10,000,000 lb	0.25%	罐体、箱体和漏斗。 危险区域。	作用广、 对温度不敏感。	昂贵、复杂。
气动称重传感器	范围广	高	食品行业、危险区域	本质安全。 不含液体。	响应速度慢。 需要清洁干燥的空气
应变计称重传感器
弯梁式称重传感器	10-5k lbs.	0.03%	罐体、台秤	成本低、结构简单	应变计外露， 需要保护
剪切梁式称重传感器	10-5k lbs.	0.03%	罐体、台秤、 偏心负载	良好的抗侧能力， 密封性和防护性更佳
筒式称重传感器	最高500k lbs.	0.05%	卡车、罐体、地秤和漏斗秤	可称量移动负载	无水平负载保护
环形和薄饼形称重传感器	5- 500k lbs.		罐体、箱体、秤	全不锈钢材质	不允许负载移动
按钮和垫圈式 称重传感器	0-50k lbs 0-200 lbs.（典型）	1%	小秤	体积小、价格低	负载必须居中放置， 不允许负载移动
其它称重传感器
螺旋形	0-40k lbs.	0.2%	平台、叉车、车轮载荷、 汽车座椅重量	可处理偏轴负载、 过载、震动
光纤		0.1%	电力传输 电缆、螺柱或螺栓安装	不受 RFI/EMI 和 高温影响，本质安全
压阻		0.03%		灵敏度极高， 高信号输出电平	成本高、非线性输出

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