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【稱重傳感器類型】_稱重傳感器的種類_稱重傳感器的原理

【稱重傳感器類型】_稱重傳感器的種類_稱重傳感器的原理

時間:2015-12-22 11:49 來源: 作者:廣州南創 點擊:
    一、稱重傳感器類型根據輸入物理量可分為:位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等。二、根據工作原理可分為:電阻式、電感式、電容式及電勢式等。三、根據輸出信號的性質可分為:模擬式傳感器和數字式傳感器。即模擬式傳感器輸出模擬信號,數字式傳感器輸出數字信號.四、根據能量轉換原理可分為:有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器將非電量轉換為電能量,如電動勢、電荷式傳感器等;無源程序傳感器不起能量轉換作用,只是將被測非電量轉換為電參數的量,如電阻式、電感式及電容光煥發式傳感器等。
 
  稱重傳感器用來將重量信號或壓力信號轉換成電量信號的轉換裝置。稱重傳感器是力學傳感器中一大重要類別,應用也最為廣泛,其形式也有很多。稱重傳感器類型是構建稱重傳感器總的來說主要有彈性體、應變計、密封等等。當前Celtron稱重傳感器、RICE LAKE稱重傳感器、TEDEA稱重傳感器、BLH稱重傳感器、INTERFACE稱重傳感器、TRANSCELL稱重傳感器、HBM稱重傳感器、Mettler Toledo/托利多稱重傳感器、Laumas稱重傳感器等都是世界著名稱重傳感器品牌。它們幾個相互作用影響著傳感器的性能,下面分析一下它們各自的作用。稱重傳感器在制造過程中,為了改善它的性能,特別是改善溫度特性,一般要在應變片電路中附加對零點和靈敏度的溫度補償。即除了應變片外,其中還增加了各種補償電阻。零點補償的目的是盡量減小電橋零點隨溫度的變化,因此,出應變片本身的溫度自補償外,又加入了電阻溫度系數和電橋中應變片的溫度系數不同的電阻元件(如銅電阻或鎳電阻等),以加強補償作用。靈敏度補償的目的是減小輸出電壓隨溫度的變化,即補償彈性體的彈性系數和應變片的靈敏度系數隨溫度的變化。因此,對電橋中串接了兩個與電橋溫度補償作用相同的電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡,額定輸出和輸入電阻等參數調整到規定的數值。
  起先海內冶金企業為了解決高溫稱重傳感器,從國外引進,費用昂貴,且配件備件困難。稱重傳感器類型有磁傳感器、光敏傳感器歸為電子元器件,稱重傳感器、軸距傳感器、電容式壓力傳感器歸為機械或儀表行業。到二十世紀80年代中期,隨著高精度稱重傳感器技術的日趨成熟,機械式地磅逐漸被精度高、穩定性好、操作方便的電子汽車衡所取代。稱重傳感器的外形構造隨被測對象的不同,稱重傳感器類型其外形構造也會不同。比較常見的稱重傳感器的外形構造:圓柱形有S形;長方形等。測重形式的有壓縮式、伸張式;圓柱形(杯柱形)一般均為壓縮式測重形式:S形,長方形均為壓縮式,伸張式兩用測重形式;內部金屬稱重梁形式:一般分為單孔或雙孔形式。
  稱重傳感器類型從材質上區分金屬電阻具有阻礙電流流動的性質,即具有電阻(Ω),其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲,一般來講,越是細長,其電阻值就越大。當金屬電阻絲受外力作用而伸縮時,其電阻值就會在某一范圍內增減。因此,將金屬絲(或膜)緊貼在被測物體上,而且這種絲或膜又很細或很薄,粘貼又十分完善,那麼當被測物體受外力而伸縮時,金屬電阻絲(膜)也會按比例伸縮,其阻值也會相應變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應變片粘貼在金屬稱重梁上進行測量重量信號的。
  稱重傳感器的應變計主要由敏感柵、基底、被覆層和引線等所組成。數字稱重傳感器它是通過敏感柵的電阻應變效應,把彈性體的應變轉變為阻值變化,如果材料本身就存在遲滯性的話,應變計也就存在著遲滯性。目前世界上有名的應變計廠家都在制造應變計時充分考慮到遲滯性,采用自補償措施,以便把遲滯性減少到最低的水平。這也是選擇稱重傳感器時必須考慮的因素。傳感器模擬器的激勵電壓來源于稱重顯示儀表的供橋電壓,是一種無源的被動型信號發生器。傳感器模擬器既可以在實驗室內對稱重顯示儀表進行設定和標定,也可以在現場及時查找、發現故障原因,從而迅速排除故障,是一個必不可少的電子汽車衡檢測維修設備。這種模擬器類似一臺直流標準電壓源,可以向稱重顯示儀表提供各種秤量范圍的模擬電壓信號。稱重傳感器模擬器是根據電阻應變式稱重傳感器的工作原理制成的,可以模擬電阻應變式稱重傳感器的各種不同加載狀態。

  稱重傳感器類型分類
  凡是利用一定的物性(物理、化學、生物)法則、定理、定律、效應等進行能量轉換與信息轉換,并且輸出與輸入嚴格一一對應的器件和裝置均可稱為傳感器;傳感器又被稱為變換器、轉換器、檢測器、敏感元件、換能器和一次儀表等。
  傳感器具有以下作用與功能:1、測量與數據采集;2、檢測與控制作用;3、診斷與監測作用;4、輔助觀測儀器;5、資源探測與環境保護;6、醫療衛生和家用電器。
  傳感器的基本組成:傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成,有時還加上輔助電源。
  1、力學量傳感器:光電式位移、位置傳感器
  光纖陀螺是光纖自身傳感器的一種,與激光陀螺相比,光纖陀螺靈敏度高,體積小,成本低,可以用于飛機、艦船、導彈等的高性能慣性導航系統。
  2、熱學量傳感器:光纖溫度傳感器
  一類是利用光導纖維本身具有的敏感功能而使光纖起溫度測量作用,同時利用光纖的特性將溫度信號以光的形式傳輸,該類型屬于功能型光纖溫度傳感器;另一類是光導纖維僅起傳輸光波的作用,感溫功能必須由在光纖端面加裝其他敏感元件來完成,屬于傳輸型光纖溫度傳感器。
  光纖溫度傳感器具有測量精度高、抗電磁干擾、安全防爆、可繞性好等特點。
  目前光纖溫度傳感器具體可分為晶體光纖溫度傳感器、半導體吸收光纖溫度傳感器、雙折射光纖溫度傳感器、光路遮斷式光纖溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器、Fabry-Rerot標準器光纖溫度傳感器、輻射式光纖溫度傳感器和分布參數式光纖溫度傳感器等。

傳感器的定義和分類
一、稱重傳感器的原理定義
信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發展,都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。微處理器現在已經在測量和控制系統中得到了廣泛的應用。隨著這些系統能力的增強,作為信息采集系統的前端單元,傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件,作為系統
中的一個結構組成,其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說,傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為:“傳感器是測量系統中的一種前置部件,它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel 等的說法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)力傳感器”。傳感器是傳感器系統的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關口。傳感器系統的原則框圖示于圖1-1,進入傳感器的信號幅度是很小的,而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程,首先要將信號整形成具有最佳特
性的波形,有時還需要將信號線性化,該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下,這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉換成數字信號,并輸入到微處理器。
德國和俄羅斯學者認為傳感器應是由二部分組成的,即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解,傳感器還包含了信號成形器的電路部分。
傳感器系統的性能主要取決于傳感器,傳感器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類傳感器:有源和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉變成另一種,不需要外接的能源或激勵源
有源(a)和無源(b)傳感器的信號流程無源傳感器不能直接轉換能量形式,但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵
能傳感器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體,而它們的狀態可以是靜態的,也可以是動態(即過程)的。對象特性被轉換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的,也可以是化學性質的。按照其工作原理,傳感器將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量,然后將此電信號分離出來,送入傳感器系統加以評測或標示。
各種物理效應和工作機理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測量對象,也可以不接觸。用于傳感器的工作機制和效應類型不斷增加,其包含的處理過程日益完善。
常將傳感器的功能與人類5 大感覺器官相比擬:光敏傳感器——視覺 聲敏傳感器——聽覺氣敏傳感器——嗅覺 化學傳感器——味覺壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺與當代的傳感器相比,人類的感覺能力好得多,但也有一些傳感器比人的感覺功能優越,例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射,感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。對傳感器設定了許多技術要求,有一些是對所有類型傳感器都適用的,也有只對
特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結構在不同場合均需
要的基本要求是:高靈敏度抗干擾的穩定性(對噪聲不敏感)線性容易調節(校準簡易)高精度高可靠性無遲滯性工作壽命長(耐用性)可重復性抗老化高響應速率抗環境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力選擇性安全性(傳感器應是無污染的)互換性低成本寬測量范圍小尺寸、重量輕和高強度寬工作溫度范圍傳感器的定義和分類。
二、傳感器的分類
可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。根據傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號;瘜W傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,被信號量的微小變化也將轉換成電信號。有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的;瘜W傳感器技術問題較多,例如可靠性問題,規模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應用將會有巨大增長。常見傳感器的應用領域和工作原理列于1.1。按照其用途,傳感器可分類為:壓力敏和力敏傳感器,位置傳感器,液面傳感器,能耗傳感器,速度傳感器,熱敏傳感器, 加速度傳感器,射線輻射傳感器,振動傳感器,敏傳感器,磁敏傳感器,敏傳感器,真空度傳感器,物傳感器等。以其輸出信號為標準可將傳感器分為:模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。數字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出
一個設定的低電平或高電平信號。在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應的、具有特征性的反應。它們中的那些對外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀點出發可將傳感器分成下列幾類:(1)按照其所用材料的類別分金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質分 導體 絕緣體 半導體 磁性材料
(3)按材料的晶體結構分單晶 多晶 非晶材料與采用新材料緊密相關的傳感器開發工作,可以歸納為下述三個方向:
(1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應,然后使它們能在傳感器技術中得到實際使用。
(2)探索新的材料,應用那些已知的現象、效應和反應來改進傳感器技術。
(3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應,并在傳感器技術中加以具體實施。
現代傳感器制造業的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發強度。傳感器開發的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。表1.2
中給出了一些可用于傳感器技術的、能夠轉換能量形式的材料。按照其制造工藝,可以將傳感器區分為:集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器
集成傳感器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。
使用混合工藝時,同樣可將部分電路制造在此基板上。厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3 制成的,然后進行熱處理,使厚膜成形。陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產。完成適當的預備性操作之后,已成形的元件在高溫中進行燒結。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術都有自己的優點和不足。由于研究、開發和生產所需的資本投入較低,以及傳感器參數的高穩定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

  按傳感器工作原理可分為:物理傳感器和化學傳感器二大類,但大多數的傳感器是以物理原理為基礎運作的。
  
  物理傳感器應用在物理效應方面,如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應,只要被測信號有量的微小變化都能將其轉換成電信號。
  
  化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,也能將被測信號量的微小變化轉換成電信號的變化。
  
  按照其用途分類有:溫度傳感器、濕度傳感器、光電傳感器、超聲波傳感器、位置傳感器、液面傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、熱敏傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、振動傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。

  稱重傳感器類型按照其制造工藝可分為:集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器集成傳感器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。
  
  薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的敏感材料薄膜形成的。
  
  使用混合工藝時,可將部分電路制造在此基板上。
  
  厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,然后進行熱處理,使厚膜成形。
  
  按應用領域分類有:機器傳感器、醫用傳感器、環保傳感器等。
  
  以其輸出信號為標準可將傳感器分為:模擬傳感器、數字傳感器、開關傳感器等模擬傳感器:將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。
  
  數字傳感器:將被測量的非電學量.轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。
  
  開關傳感器:當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
  
  陶瓷傳感器則是采用標準的陶瓷工藝或某特種工藝(溶膠一凝膠等)生產。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
  以上廣州南創為您好介紹了視覺稱重傳感器的發展現狀及應用,與咱們打交道最多傳感器之一就是壓力傳感器,咱們常常接觸到壓力傳感器的材料,若是你仔細看材料你會發現通常壓力傳感器壓力類型城市寫著絕壓、表壓、負壓、差壓,這到底是怎么回事呢?它們之間有什么區別和聯絡呢?
   咱們都曉得咱們生計的地球表面有大氣壓強,所謂肯定壓強,就是加上大氣壓強的氣壓,而表壓就是不思考大氣壓的壓強又稱為叫相對壓強,舉過比如咱們都覺得不到大氣壓的存在,但在航天飛機里有必要增壓,否則人體內血因為有壓強,就會噴出來。所以大氣壓是客觀存在的,肯定壓強就是思考了他的存在。換句話說肯定壓力等于表壓加大氣壓。表壓其實還可以分為密封表壓和通氣表壓密封表壓是以一個規范的大氣壓為零點,通氣表壓則與當地實時氣壓為零點。

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