称重传感器技术参数基本定义 传感器技术指标

称重传感器技术参数基本定义：

（1）额定载荷：传感器在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷。但实际使用时，一般只用额定量程的2/3~1/3。

（2）允许使用负荷（或称安全过载）：称重传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。

（3）极限负荷（或称极限过载）：称重传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。意即当工作超过此值时，传感器将会受到损坏。

（4）灵敏度： 输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出的mV。

（5）非线性： 这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。

（6）重复性： 重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时，其输出值是否能重复一致，这项特性更重要，更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述：重复性误差可与非线性同时测定同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值（mv）。

（7）滞后： 滞后的通俗意思是：逐级施加负荷再依次卸下负荷时，对应每一级负荷，理想情况下应有一样的读数，但事实上下一致，这不一致的程度用滞后误差这一指标来表示。国标中是这样来计算滞后误差的：同一试验点上3次行程实际输出信号值的算术平均与3次上行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值（mv）。

（8）蠕变和蠕变恢复：要求从两个方面检验传感器的蠕变误差：其一是蠕变：在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷，在加荷后5-10秒读数，然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。其二是蠕变恢复：尽快去掉额定负荷（在5-10秒时间内），卸荷后在5-10秒内立即读数，然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。

（9）允许使用温度：规定了此称重传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为：-20℃ - +70℃。高温传感器标注为：-40℃ - 250℃。

（10）温度补偿范围：说明此传感器在生产时已在这样的温度范围内进行了补偿。例常温传感器一般标注为-10℃ - +55℃。

（11）零点温度影响（俗称零点温漂）：表征此传感器在环境温度变化时它的零点的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。

（12）输出灵敏系数的温度影响（俗称系数温漂）：此参数表征此传感器在环境温度变化时输出灵敏度的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。

（13）输出阻抗：在额定技术条件下,传感器的输出的电阻值S+ S- [I+ I-]

（14）输入阻抗：称重传感器的激励端的电阻值,E+ E- [V+ V-]

（15）绝缘阻抗：传感器的电路部分与弹性梁之间的绝缘阻值,越大越好，绝缘电阻的大小会影响传感器的各项性能。而当绝缘阻抗低于某一个值时，电桥将无法正常工作。

（16）推荐激励电压：一般为5~12伏。因一般称重仪表内配的稳压直流电源为5或12伏。

（17）允许最大激励电压：传感器最大可以承受的供电电压，不推荐使用最大激励电压。

（18）电缆长度：出厂时厂家标准配置的电缆长度。可以不要擅自增加和减小。

（19）密封防护等级IP67：称重传感器的防尘和防水的性能指标。

人体具有压觉，人体皮肤深层结构内存在大量压力感受器。当机械刺激导致皮肤变形时，会引起感受器及神经末梢变形，压力感受器进入兴奋状态，引起神经末梢发出神经冲动，传入大脑皮层感觉区产生压觉。

 

机器的压觉来自各种压力传感器(Pressure Transducer)。压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的电信号的器件或装置，通常由基于不同物理效应的压力敏感元件和信号处理单元组成。下面介绍几种常见的压力传感器。

 

1. 基于金属电阻应变效应的压力传感器，我们知道，金属导体的电阻值R与电阻率ρ和导体长度L成正比，与截面积S成反比。当金属导体受力而产生拉伸或压缩等机械变形时，L和S都会发生改变，从而引起电阻值发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。从图中可以看出，当金属导体受到拉力F作用时产生了拉伸变形，长度由L变为L+ΔL，面积由S缩小到S’，从而导致该导体电阻值增大。

 

利用金属的电阻应变效应可以制作压力传感器的感压元件——金属电阻应变片，常用的有金属丝式和金属箔式两种类型。下面的图给出一种金属丝电阻应变片的基本结构，由电阻丝式敏感栅、基底、覆盖层和引线四部分构成。电阻应变式压力传感器的工作电流大，输出信号也大，灵敏度就高。但工作电流过大会使应变片过热，甚至烧毁应变片。金属箔敏感珊与基底的接触面积比金属丝大，因此散热条件好，工作电流可取得更大一些。

 

2. 基于压阻效应的压力传感器，1954年美国材料学家C.S 史密斯在对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试时发现，当受到外力作用时电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。利用半导体的压阻效应制作的压力传感器的感压元件称为半导体电阻应变片，其灵敏系数比金属电阻应变片大几十倍，且机械滞后小，但温度稳定性和线性度比金属电阻应变片差得多。

 

在我们的日常生活中，随处可以发现压阻材料的应用。例如，一种称为压敏导电橡胶的压阻材料，在不受力时如同绝缘体，但施压时其电阻随着压力的增加而变小。利于这个特点，可以制作各种压控开关。无压力时压敏导电橡胶是绝缘体，如同开关断开；当压力达到某阈值时，其电阻大大降低，压敏导电橡胶转变为导体，如同开关接通。

 

金属的电阻应变效应与半导体的压阻效应都表现为感压元件的电阻随外力的变化而改变，两者的区别是：前者的电阻变化是截面和长度等结构尺寸变化所致，而后者的电阻变化是电阻率变化所致。

 

3. 基于压电效应的压力传感器，1880年，两位年轻的法国科学家兄弟皮埃尔·居里（Pierre Curie）和他的哥哥雅克·居里（Jacques Curie）发现晶体具有一个特殊性质：当沿一定方向对满足一定对称性的晶体材料施加外力时，晶体材料会发生形状改变，同时其两个相对的表面上会出现正负相反的电荷，电荷量与受力大小成正比；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变；当外力撤掉后，它又会恢复不带电状态。这个性质称为晶体的压电效应。

 

晶体是否具有压电效应，是由晶体结构的对称性所决定的。以石英晶体为例，从下图以看出，当没有外力作用时，石英晶体的结构对称性使其内部正负电荷的作用相互抵消，对外呈不带电状态。当在外力的作用下发生形状改变时，其结构对称性发生改变，内部正负电荷的作用不再相互抵消，出现了电极化，对外呈现带电状态。

 

利用压电效应可以制作压电传感器。常用的压电材料有压电陶瓷、压电晶体、压电复合材料等，其应用遍及我们日常生活和高新技术领域的方方面面。例如，打火机、煤气灶、热水器、汽车等的点火要用到压电点火器，雷达、通信和导航设备中需要大量压电陶瓷滤波器，医学领域利用压电材料进行免疫检测、制作人工耳蜗等。

 

 

 

 

 

 

 

 

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