稱重傳感器的類型和工作原理
稱重傳感器有時(shí)也稱為測(cè)壓元件，是利用應(yīng)變計(jì)作為傳感元件的傳感器?？蓪⑹┘拥牧D(zhuǎn)換為輸出信號(hào)，用于測(cè)量壓力等力，最常見(jiàn)的是重量。稱重傳感器可以使用不同的技術(shù)來(lái)產(chǎn)生輸出。下面將給大家介紹幾種類型的稱重傳感器。
稱重傳感器的類型和工作原理
1、氣動(dòng)稱重傳感器
包括加壓空氣或氣體源，其通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器供給至測(cè)壓元件內(nèi)部的腔室。當(dāng)壓力施加到測(cè)壓元件頂面上的板上時(shí)，柔性隔膜被壓縮。壓力計(jì)測(cè)量施加的重量產(chǎn)生的氣壓。平衡被測(cè)物體重量所需的壓力量可用于測(cè)量重量，并可在需要時(shí)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2、液壓測(cè)壓元件
類似于氣動(dòng)測(cè)力傳感器，利用液壓油或水等加壓液體來(lái)平衡施加的負(fù)載。稱重傳感器內(nèi)部的柔性膜片安裝在活塞下方，活塞連接到一個(gè)稱為負(fù)載平臺(tái)的板上。當(dāng)載荷施加到測(cè)壓元件上時(shí)，物體的重量移動(dòng)活塞，使隔膜彎曲并壓縮腔室中的流體，導(dǎo)致流體壓力增加。壓力計(jì)監(jiān)測(cè)壓力的變化，其值與施加的重量或力成正比。經(jīng)過(guò)適當(dāng)校準(zhǔn)后，壓力讀數(shù)可以轉(zhuǎn)換為重量，并直接從模擬儀表中讀取，或者可以轉(zhuǎn)換為電輸出信號(hào)，如標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA輸出。液壓稱重傳感器以及類似的氣動(dòng)稱重傳感器都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即它們不直接依賴于電流的使用，因此可用于存在潛在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。
3、壓電晶體稱重傳感器
基于壓電效應(yīng)的概念，piezo這個(gè)希臘詞的意思是“擠壓”。稱重傳感器內(nèi)有一組晶體元件，晶體之間有一個(gè)電極。在沒(méi)有機(jī)械應(yīng)力的情況下，晶體不受應(yīng)力，并顯示出平衡的電荷。當(dāng)受到負(fù)載或機(jī)械應(yīng)力時(shí)，晶體變形，導(dǎo)致晶體電荷對(duì)稱中心的變化，產(chǎn)生電荷的比例變化，然后可以測(cè)量。測(cè)量電荷量提供了施加到壓電晶體測(cè)力傳感器上的重量或力的大小的指示。一種稱為電荷放大器的裝置可以用來(lái)將晶體中電荷的大小轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字輸出信號(hào)，以便顯示或處理。
4、感應(yīng)稱重傳感器
螺線管線圈內(nèi)有一個(gè)鐵磁芯。當(dāng)向傳感器施加負(fù)載時(shí)，施加的力改變線圈內(nèi)磁芯的位置，導(dǎo)致線圈或電感器的電感變化。所測(cè)得的電感變化可用于確定線圈移動(dòng)的幅度，并可被校準(zhǔn)到所施加的力的測(cè)量值。一種稱為磁阻測(cè)壓元件的裝置也有類似的工作原理，它直接響應(yīng)力的施加來(lái)改變氣隙的磁阻。
5、電容式稱重傳感器
利用傳感器電容變化的原理來(lái)測(cè)量所施加負(fù)載的大小。該裝置中有一組平行板，通過(guò)電流充電，直到達(dá)到穩(wěn)定的充電狀態(tài)，形成電容器。板上存儲(chǔ)的電荷量與板面積成正比，與板之間的分隔距離或間隙成反比。當(dāng)載荷施加到測(cè)壓元件上時(shí)，施加的力改變板之間的分離距離，從而改變電容。這種變化可以通過(guò)電子方式測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成稱重傳感器的重量指示。
6、磁致伸縮測(cè)壓元件
基于磁致伸縮原理工作，其中當(dāng)鐵磁性材料受到施加的應(yīng)力時(shí)，這些材料的磁導(dǎo)率將改變。這意味著當(dāng)材料被磁化時(shí)，它將受到應(yīng)力或應(yīng)變，從而改變其長(zhǎng)度或產(chǎn)生扭矩。原理也是反過(guò)來(lái)的——施加在材料上的感應(yīng)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料磁性狀態(tài)的改變。磁致伸縮力傳感器利用這一特性來(lái)感測(cè)力傳感器中由于施加的負(fù)載而發(fā)生的偏轉(zhuǎn)量。然后，偏轉(zhuǎn)可以被轉(zhuǎn)換成代表物體重量或所施加的力的大小的值。
