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拉力传感器原理 传感器技术指标

时间:2020-08-27    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
  拉力传感器基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。

  考虑到使用地点的策略加速度和空气浮力对转换的影响,拉力传感器的性能指标主要包括有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。

  拉力传感器的优点是精度高,测量范围广,寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。

  考虑到使用地点的策略加速度和空气浮力对转换的影响,拉力传感器的性能指标主要包括有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。

  建筑行业:拉力传感器,集电动机,减速机和钢丝绳卷筒等一体的小型起重设备,大多数还带有行走小车,配合单梁桥式或门式起重机,组成一个完整的起重机械。它是工矿企业,仓储码头等场所必备的起重设备。由于起重机在使用的过程中需要起吊不同吨位的重物,因此就需要配备一套拉力传感器系统对起吊重物进行实时监控,以便当前工作状况做出判断,做出相应的声光指示如正常起重状态,满载状态,超载状态等等。

  运动器材:运动器材中拉力机采用机电一体化设计 ,主要由拉力传感器、变送器、微处理器、负荷驱动机构、计算机及彩色喷墨打印机构成。高精度电子调速电动机可设置无级试验速度。各集成构件间均采用插接方式联接。落地式机型 ,造型涂装均充分考虑了现代工业设计,人体工程学之相关原则。计算机显示器全程显示试验过程、曲线,微机自动传输试验设置与试验数据。用户可按各自要求修改试验报告,输出标准报告。通过对成组试验曲线的迭加分析,可准确掌握质量调控参数。多方式的数据查询功能,可使管理者清晰把握质量控制发展变化趋势。特别设计的软件功能更能使试验者定量掌握试验材料应用过程中关键点的状态参数,准确进行工艺调整与生产控制。

  首先确定显示器上传感器器接口的电源正、电源负、反馈正、反馈负、信号正、信号负,如果是6线制传器,测出传感器电阻最小的两组线分别是电源正、反馈正;电源负、反馈负,接到显示器后对传感器加载,测量另外两根线的电压值(毫伏)正接显示器信号正,负接显示器信号负;如果是四线值,需要将显示器的电源正与反馈正短接、电源负与反馈负短接,用万用表测量传感器四根线,其中电阻值最大的两根是电源,另外两根是信号。根据传感器的产地,可以用引线的色判断,内国生产厂家一般是红为电源正,黑为电源负,绿为信号正,白为信号负;欧美生产的传感器一般绿为电源正,黑为电源负,白为信号正,红为信号负。

  优点是精度高,测量范围广,寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

  1、拉力传感器要轻拿轻放,尤其对于用合金铝材料作为弹性体的小容量传感器,任何振动造成的冲击或者跌落,都很有可能造成很大的输出误差。

  2、设计加载装置及安装时应保证加载力的作用线与拉力传感器受力轴线重合,使倾斜负荷和偏心负荷的影响减至最小。

  3、在水平调整方面。如果使用的是单只拉力传感器的话,其底座的安装平面要使用水平仪调整直到水平;如果是多个传感器同时测量的情况,那么它们底座的安装面要尽量保持在一个水平面上,这样做的目的主要是为了保证每个传感器所承受的力量基本一致。

  5、传感器的底座安装面应尽可能的平整和清洁,没有任何油污或者胶膜等存在。安装底座本身应具备足够的强度和刚性,通常要求高于传感器本身的强度和刚度。

  7、为防止化学腐蚀.安装时宜用凡士林涂抹拉力传感器外表面。应避免阳光直晒和环境温度剧变的场台使用

  9、为防止大电流直接窜过传感器本体而损坏传感器禁止在传感器安装后进行电焊作业,在万不得已时应在拉力传感器加载装置两端加接铜编织线、电缆线不宜自行加长,在确实需加长时应在接头处锡焊,并加防潮密封胶。

  11、在拉力传感器周围可以采用一些挡板把传感器罩起来。这样做的目的可防止杂物掉进传感器的运动部分,影响其测量精度。

  12、传感器的电缆线应远离强动力电源线或有脉冲波的场所,无法避竞时应把拉力传感器的电缆线单独穿入铁管内,并尽量缩短连接距离。

  13、按其说明中的拉力传感器量程选定来确定所用传感器的额定载荷,拉力传感器虽然本身具备一定的过载能力,但在安装和使用过程中应尽量避免此种情况。有时短时间的超载,也可能会造成传感器永久损坏。

光电传感器介绍及选项参数

1   光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

光电传感器一般至少有9种以上传感模式,使用两个光源,有三种封装尺寸,5种以上的检测范围,并可以使用各种安装方式、输出与工作电压的组合购买。这产生了令人困扰的种类繁多的候选传感器可能性,使人难以选择。

2  光电传感器主要参数
  ■ 尺寸
  ■ 传感模式
  ■ 传感范围
  ■ 安装方式
  ■ 输出
  ■ 工作模式
  ■ 工作电压
  ■ 光源
  ■ 连接方式
  ■ 封装材料
  ■ 特殊功能包括:
  · 可处理高速和/或高温
  · 逻辑控制
  · 可计算机编程
  · 网络兼容性

  这种过剩的选择可以采用以下两种方式来缩小范围:

首先需要考虑检测对象;

其次是传感器的工作环境。
  
装箱
  我们要问的第一个问题是:你究竟想让传感器检测什么?“我们是在检测瓶子,还是检测纸箱?”

  光学性质与物理距离将决定采用何种传感模式与哪种光源较为合适。例如,在检测单色纸箱的情况下,也许可以采用廉价的、从纸箱上反射光束的散射传感器。
  但当纸箱为彩色从而使反射率不同时,
就不能采用以上解决方案。在这种情况下,可以的解决方案也许是采用相反或反射模式传感器。在此方案中,系统是通过屏蔽光束来工作。当纸箱到位时,光束被遮挡,从而使纸箱检测。如果没有透明的箱子,此技术应该能获得可靠的结果。目前已有好几种传感器能检测不同高度的纸箱。
  距离在选择光源,例如LED或激光时起重要作用。LED虽比较便宜,但由于它是一种散射度较高的光源,因此适合短距离使用。激光可聚焦在一个点上,因此能获得传播距离更远的光束。当需要检测细微特征时,良好的聚焦也很重要。如果需要从几英尺外对准细微特征,则必须使用激光。
  激光传感器要比LED要贵很多倍,不过这种差别已经被激光二极管价格的下降缩小了。虽然目前使用的激光仍然较贵,但比起过去的花销已经降低了很多。
  
环境挑战
  选择传感器时的另一项决定因素是工作环境。一些行业(如食品与汽车行业等)的工作环境可能会很脏或很危险,或二者都有。在处理食品时,湿度可能会较高以及有很多液体。处理引擎或其他零件的汽车制造厂车间,也可能会有沙子、润滑剂和冷却剂等。在这种情况下,必须考虑传感器的环境适应性,如果传感器不能适应污垢环境就不能被使用。这种考虑还会影响所需的检测范围,因为可能需要将传感器放在恶劣环境外一个更远的位置上(而不是放在所需的位置)。如果指示灯被弄脏或信号减弱,那么能够主动告警和通知是很有帮助的。
  类似的环境问题也会影响传感器的尺寸,尺寸的变化可以从比一个手指还小到比张开的手掌还大。小尺寸传感器比大尺寸传感器要贵,因为将所有部件都装入一个小空间内的成本更高。小尺寸传感器收集光线的面积更小,一次检测范围更小,光学性能更低。这些缺点必须克服,以便小尺寸传感器能更好地可用物理空间相匹配。
  再如,在半导体洁净室设备中所使用的传感器虽然工作环境不恶劣,但必须在狭窄的空间内工作。其检测距离通常为数英寸,因此传感器一般都较小。这些传感器还常常使用光纤来将光线导入(或导出)检测区。
  
安装与价格
  另一项考虑的因素是安装系统。传感器通常需要用盒子或其他方法来进行机械保护。这种机械与光学保护的成本可能要比传感器本身的成本还高,因此是购买时需考虑的一项重要因素。如果厂商拥有灵活的安装系统,以及针对传感器的保护性安装安排,则产品更容易实现,寿命也更长。
  激光与专用光电传感器的价格约为150~500美元。像低级封装、标准光学性能以及有限的(或完全没有)外部调整等,都是每种传感器低端产品所具有的特征。而高端产品则拥有高级封装(如不锈钢或铝等),高光学性能以及可调增益、定时或其它选项。低端产品适合普通应用,而高端产品则可以在高速、高温或易爆等特殊环境下使用。
  

如何选择压力传感器?   压力是工业实践中较为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一下如何选择压力传感器

  1、压力变送器要测量什么样的压力

  先确定系统中测量压力的最大值,一般而言需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中,尤其是水压测量和加工处理中,有峰值和持续不规则的上下波动,这种瞬间的峰值能破坏压力传感器。持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命,这样做还会使精度下降。于是可以用一个缓冲器来降低压力毛刺,但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时要充分考虑压力范围、精度与其稳定性。

  2、什么样的压力介质

  黏性液体、泥浆会堵上压力接口,溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。

  3、压力变送器需要多大的精度

  决定精度的有,非线性,迟滞性,非重复性,温度、零点偏置刻度,温度的影响。但主要由非线性,迟滞性,非重复性,精度越高,价格也就越高。

  4、压力变送器的温度范围

  通常一个变送器会标定两个温确段,其中一个温度段是正常工作温度,另外一个是温度补偿范围,正常工作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围,在超出温度补偿范围时可能会达不到其应用的性能指标。

  温度补偿范围是一个比工作温度范围小的典型范围。在这个范围内工作变送器肯定会达到其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输出,一是零点漂移,二是影响满量程输出。如:满量程的+/-X%/℃,读数的+/-X%/℃,在超出温度范围时满量程的+/-X%,在温度补偿范围内时读数的+/-X%,如果没有这些参数,会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的,还是由温度变化引起的。温度影响是了解如何使用变送器时最复杂的一部分。

  5、需要得到怎样的输出信号

  mV、V、mA及频率输出数字输出,选择怎样的输出取决于多种因素,包括变送器与系统控制器或显示器间的距离,是否存在“噪声”或其他干扰信号,是否需要放大器,放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备采用mA输出的变送器较为经济而有效的解决方法。

  如果需要将输出信号放大,可以采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号可以采用mA级输出或频率输出。

  如果在RFI或EMI指标很高的环境中除了要注意到要选择mA或频率输出外还要考虑到特殊的保护或过滤器。

  6、选择怎样的励磁电压

  输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多压力变送器有内置的电压调节装置,因此其电压范围较大。有些变送器是定量配置,需要一个稳定的工作电压,因此,工作电压决定是否采用带有调节器的传感器,选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。

  7、是否需要具备互换性的变送器

  确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲这一点很重要,尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性,那么即使改变所用的变送器也不会影响整个系统的效果。

  8、压力变送器超时工作后需要保持稳定度

  大部分变送器在经过超额工作后会产生“漂移”,因此很有必要在购买前了解变送器的稳定性,这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。

  9、压力变送器的封装

  变送器的封装,往往容易忽略是它的机架,然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购变送器时一定要考虑到将来变送器的工作环境,湿度如何,怎样安装变送器,会不会有强烈的撞击或振动等。

  10、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连接

  是否需要采用短距离连接?若是采用长距离连接,是否需要采用一个连接器?

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