現代傳感器在原理與結構上千差萬別,如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感器,是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗,在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
傳感器的選用
1.構造型式的挑選
盡管,從理論上講,任何體系能夠配用任何構造型式的傳感器??墒牵瑥目煽啃?、準確性以及經濟合理性等方面思考,不一樣的挑選則會發生不一樣的效果。例如,一個由容器的體系,它既能夠用一個稱量計劃較大的傳感器,用簡略的懸吊體系懸掛起來作為吊秤,也能夠用容量較小的傳感器將容器支持起來作為支持式容量秤。一樣,別的衡器,都能夠用傳感器支持臺面的辦法,或是用專門的吊掛體系。那么究竟如何進行合理的挑選呢?明顯,當咱們比照了解支持式和懸吊式體系的優缺陷往后,再挑選傳感器的構造辦法,就簡單多了。
(1)支持式體系中的傳感器構造辦法
支持式體系中的傳感器處于重力緊縮的狀態下,運用最為廣泛。因為它所能結束的計劃很寬,分外是的上限值很大,能夠抵達數百噸。它能夠用最簡略的辦法結束過載維護,乃至因為傳感器的構造特征所造成的,能夠無需過載維護設備。連同其輔佐設備,在體系中所占的幾許空間小,且設備十分簡練。
支持式體系稱中的缺陷,就是需要一貫確保重物的重力線經過傳感器的承重軸線,并且不受側向沖擊力的影響。因而,傳感器自身要有超卓的抗側向才調。一同,在測向沖擊力效果下,傳感器及其重力引進設備應具有靈敏復位的才調和維護設備。
如今,用于支持式體系中的傳感器,較多選用以下比照好的構造辦法:
●剪切懸臂梁。能夠分為單懸臂梁和橋式。其超卓特征是:容量大,幾許規范?。ǚ滞飧叨刃。?,抗側才調強,設備簡略,且對力引進安排的懇求不高。
●剪切輪輻式。它也具有上述特征。
●簡略的、具有抗側向力膜片和專門重力引進設備的柱式傳感器。因為其具有成本低、容量大等特征,仍然是被挑選的目標。
●軸對稱曲折環。選用了軸對稱測量和應變計體系以及一同的彈性體構造,所以具有極優的重復性和長期穩定性;側向力、力的方向歪斜、偏載、沖擊及其它鴻溝力煩擾,對其稱量精度的影響均很??;并且即便在實踐稱量負荷只需額外量程的15%的情況下,其量程精度仍然契合OIML對商貿電子秤計量最小負荷。此外,軸對稱傳感器不只適用于靜態稱量,并且也用來進行動態稱量,這也是本公司的專利產品中的一種。
(2)懸吊式體系中的傳感器構造辦法
懸吊式體系的特征:傳感器處在受重力拉伸的狀態下,重力的方向與傳感器的幾許軸線一同,有比照好的復位功用。其缺陷,也就是抗側向才調差和對幾許空間規范懇求相對較高。
懸吊式體系體系中的傳感器,較多地選用以下比照好的構造辦法:
S型傳感器。可用單孔、雙控曲折梁構造或是盲孔構造,其受力軸線與幾許軸線簡直一同。
板環拉伸構造。具有上述構造一樣的特征。但加工簡略。
2.傳感器量程挑選
在體系中,傳感器的量程計劃應根據以下一些原則合理挑選,才調取得滿意的準確度并具有滿意的靈敏度和過載維護可靠性。
單個傳感器靜態體系:
固定負荷(秤臺、容器、料斗等)+改變負荷(需稱量的負荷)<60%所選用傳感器的額外載荷。
多個傳感器靜態體系:
固定負荷(秤臺、容器、料斗等)+改變負荷(需稱量的負荷)<60%所選用傳感器的額外載荷×所配傳感器數量。
動態體系主要根據具體工況另行思考相應地沖擊導致的附加載荷的影響。在同一個體系中,有必要選用額外量程一樣參數共同的傳感器。
傳感器的選用原則
1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型
要進行—個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大??;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研制。
在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標。
2、靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡員減少從外界引入的廠擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3、頻率響應特性
傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。
傳感器的頻率響應高,可測的信號頻率范圍就寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。
在動態測量中,應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性,以免產生過火的誤差。
4、線性范圍
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內,靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時,當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。
但實際上,任何傳感器都不能保證絕對的線性,其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時,在一定的范圍內,可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會給測量帶來極大的方便。
5、穩定性
傳感器使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除傳感器本身結構外,主要是傳感器的使用環境。因此,要使傳感器具有良好的穩定性,傳感器必須要有較強的環境適應能力。
在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。
傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期后,在使用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生變化。
在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。
6、精度
精度是傳感器的一個重要的性能指標,它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以,不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。
如果測量目的是定性分析的,選用重復精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。
對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。