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应变式称重传感器的研发与技术热点 传感器是如何工作的

时间:2020-08-05    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
一、应变式称重传感器的发展与技术创新

   1938年美国加利福尼亚理工学院教授E.Simmons(西蒙斯)和麻省理工学院教授A.Ruge(鲁奇)分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计,以他们名字的字头和各有二位助手命名为SR-4型,由美国BLH公司专利生产。为研制应变式负荷传感器奠定了理论和物质基础。

    1940年美国BLH公司和Revere公司总工程师A.Thurston(瑟斯顿)利用SR一4型电阻应变计研制出圆柱结构的应变式负荷传感器,用于工程测力和称重计量,成为应变式负荷传感器的创始者。1942年在美国应变式负荷传感器已经大量生产,至今已有60多年的历史。

    前30多年,是利用正应力(拉伸、压缩、弯曲应力)的柱、筒、环、梁式结构负荷传感器的一统天下。在此时期内,英国学者杰克逊研制出金属箔式电阻应变计,为负荷传感器提供了较理想的转换元件,并创造了用热固胶粘贴电阻应变计的新工艺。美国BLH公司和Revere公司经过多年实践创造了负荷传感器电路补偿与调整工艺,提高了负荷传感器的准确度和稳定性,使准确度由40年代的百分之几量级提高到70年代初的0.05量级。但在应用过程中出现的问题也很突出,主要是:加力点变化会引起比较大的灵敏度变化;同时进行拉、压循环加载时灵敏度偏差大;抗偏心和侧向载荷能力差;不能进行小载荷测量。上述缺点严重制约了负荷传感器的发展。

    后30多年,经历了70年代的切应力负荷传感器和铝合金小量程负荷传感器两大技术突破;80年代称重传感器与测力传感器彻底分离,制定R60国际建议和研发出数字式智能称重传感器两项重大变革;90年代在结构设计和制造工艺中不断纳入高新技术迎接新挑战,加速了称重传感器技术的发展。

    1973年美国学者霍格斯特姆为克服正应力负荷传感器的固有缺点,提出不利用正应力,而利用与弯矩无关的切应力设计负荷传感器的理论,并设计出圆截工字形截面悬臂剪切梁型负荷传感器。打破了正应力负荷传感器的一统天下,形成了新的发展潮流。这是负荷传感器结构设计的重大突破。

    1974年前后美国学者斯坦因和德国学者埃多姆分别提出建立弹性体较为复杂的力学模型,利用有限单元计算方法,分析弹性体的强度、刚度,应力场和位移场,求得较佳化设计。为利用现代分析手段和计算方法设计与计算负荷传感器开辟了新途径。

    70年代初中期,美、日等国的衡器制造公司开始研发商业用电子计价秤,急需小量程负荷传感器。传统的正应力和新研制的切应力负荷传感器都不能实现几公斤至几十公斤量程范围内的测量。美国学者查特斯提出用低弹性模量的铝合金做弹性体,采用多梁结构解决灵敏度和刚度这对矛盾。设计出小量程铝合金平行梁型负荷传感器,同时指出平行梁负荷传感器是基于不变弯矩原理,使利用平行梁表面弯曲应力的正应力结构,具有切应力负荷传感器的特点,为平行梁结构负荷传感器的设计与计算奠定了理论基础,形成了又一个发展潮流。

    蠕变是电阻应变计和铝合金负荷传感器经常遇到和必需解决的关键问题。1978年前苏联学者科洛考娃通过对一维力学模型和应变传递系数的分析,提出控制电阻应变计敏感栅的栅头宽度与栅丝宽度的比例,可以制造出不同蠕变值电阻应变计的理论,并成功的研制出系列蠕变补偿电阻应变计。对低容量铝合金负荷传感器减小蠕变误差,提高准确度起到至关重要的作用,使电子计价秤用铝合金负荷传感器多品种、大批量生产成为可能。

    由于电子称重技术的迅速发展,负荷传感器性能的评定方法,已不能满足采用阶梯公差带评定准确度等级电子衡器的需要,急需与电子衡器准确度评定方法相适应的计量规程。80年代初,国际法制计量组织(OIML)质量测量指导秘书处决定将用于电子称重的传感器与用于测力的传感器彻底分离,由美国负责的第8报告秘书处起草《称重传感器计量规程》。经过OIML成员国书面表决后,在1984年10月第7届法制计量大会上正式批准,并于1985年以OIML,R60国际建议颁布,下发到各成员国。目前各国正在执行的是R60的2000年版。可以说R60《称重传感器计量规程》是各国称重传感器进入国际市场的“通行证”。

    随着数字技术和信息技术的发展,各行业对数字化电子衡器的需求愈来愈多,提出用数字称重系统突破模拟称重系统局限性的要求,对此模拟式称重传感器就无能为力了。因为在此之前,称重传感器的研究都集中在硬件方面,例如:创新弹性体结构,改进制造工艺,完善电路补偿与调整等。模拟式称重传感器的输出信号小,抗干扰能力差,传输距离短,称重显示控制仪表复杂,组秤调试周期长等缺点依然如故。为满足数字化电子衡器的需求,美国TOLEDO、STS和CARDINAL公司,德国HBM公司等先后研制出整体型和分离型数字式智能称重传感器,并以其输出信号大,抗干扰能力强,信号传输距离远,易实现智能控制等特点,成为数字化电子衡器和自动称重计量与控制系统的必选产品,形成一个开发热点。

    90年代,由于称重传感器的设计与计算等基本技术趋于成熟,称重传感器的发展侧重于工艺研究和应用研究,在产品标准化、系列化、工程化设计和规模化生产工艺等方面都有很大进步,主要是:

    在结构与工艺设计中引入计算机拟实技术和虚拟技术;

    在弹性体加工中纳入柔性制造技术;

    在生产工艺中采用计算机网络技术;

    在稳定处理中移植了振动时效、共振时效新工艺;

    在测试检定中创造了自动快速检测和动态比对方法。

    应用技术研究也有突破性进展:在传统称重模块的基础上,研制出新式称重模块。这是应用新技术面对新挑战的典型产品。其特点是组件化设计,具有“即插即用”功能,可减少由于偏重、热效应影响,偶然超载等引起的称重误差,并可承受由于振动、冲击、搅拌或其它外力引起的偏重。总之,70年代两项技术突破,80年代两个重大变革,90年代纳入高新技术面对新挑战的研发理念,极大地促进了称重传感器技术的发展。

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无线温度传感器的相关应用介绍

    无线温度传感器是一种常用的检测仪器,具有不用布线、安装方便和低能耗等优点,被广泛的应用于多个行业当中。

    主要应用于哪些领域中呢?下面小编就来具体介绍一下,希望可以帮助到大家。

    粮仓

    由于粮食在存放过程中,会缓缓释放热量,这就导致粮食内部温度慢慢上升,假如不能及时了解内层粮食的温度变化,这将会带来很大损失。

    如果此时用普通的温度传感器来进行测温,不但需要大量布线,而且安装也会有很大的不方便。

    而采用无线温度传感器,就会省去这些麻烦,无线温度传感器完全可以省去大量的人力;

    也不必时时检查,如果将其与通风设备连接,在无线温度传感器感应到温度参数超出预先设定值的时候,便自动启动相应的通风设备,来进行降温。

    对于大规模的粮食仓库来说,只需要很少的人手,就可以随时检查到仓库各个位置的温度情况,大大节约了人力成本。

    实验室

    在一些高科技的实验室里面,不仅要求无尘环境,对于温度的要求也非常精准;

    如果使用传统的温度传感器,同样需要人力来进行操作,往往也很难做到精确控制。

    而使用无线温度传感器,事先设定温湿度范围,自动触发制冷器以及通风系统,就可以将温湿度完美地控制在所需范围之内。

    药品库

    药品库的温度我们也需要很好的掌握,因为药品一旦温度过高就会容易变质;

    如果变质的药品卖出去,这将危害人的身体健康。

    此时,如果采用人力进行温度调控的话,往往会造成不必要的资源浪费。

    采用无线温度传感器,便可以针对不同要求的物品进行温湿度调控,无需消耗多少人力资源。

 

 

标签: 无线温度传感器
无线温度传感器 无线温度传感器的相关应用介绍_无线温度传感器

角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔,可以配合乐高的轴。当连结到rcx上时,轴每转过1/16圈,角度传感器就会计数一次。往一个 方向转动时,计数增加,转动方向改变时,计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时,它的计数值被设置为0,如果需要,你可以用编 程把它重新复位。

如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上,必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在你的机器人身上,马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说,角度传感器转三周,主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位,所以16*3=48个增量相当于主动轮旋转一周。我们需要知道齿轮的圆周来计算行进距离。幸运地是,每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积大的有轴的轮子,直径是81.6CM(乐高使用的是公制单位),因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。已知量都有了:齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值),G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量

 

应用领域:使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单:如果马达运转,而齿轮不转,说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单,而且非常有效;唯yi要求就是运动的轮子不能在地板上打滑(或者说打滑次数太多),否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题,这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它:在驱动轮旋转的过程中,如果惰轮停止了,说明你碰到障碍物了。

在许多情况下角度传感器是非常有用的:控制手臂,头部和其它可移动部位的位置。值的注意的是,当运行速度太慢或太快时,RCX在的检测和计数方面会受到影响。事实上,问题并不是出在RCX身上,而是它的操作系统,如果速度超出了其指定范围,RCX就会丢失一些数据。Steve Baker用实验证明过,转速在每分钟50到300转之间是一个比较合适的范围,在此之内不会有数据丢失的问题。然而,在低于12rpm或超过1400rpm的范围内,就会有部分数据出现丢失的问题。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范围内时,RCX也偶会出现数据丢失的问题

 

 

 

如有疑问请点击:关于角度传感器工作原理




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