簡(jiǎn)論地磅稱(chēng)重傳感器準確性原因

隨著(zhù)當前科學(xué)社會(huì )中經(jīng)濟的不斷進(jìn)步，作為當今日程生活中的稱(chēng)重傳感器，已經(jīng)是人們生活的一部分，人們對這種測量部件的應用越來(lái)越頻繁，也隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)更加的離不開(kāi)它。所以，對于地磅稱(chēng)重傳感器的精確度來(lái)講，是一個(gè)使地磅稱(chēng)重傳感器流行至今的重要原因，所以，在本文中，我們將根據實(shí)際的研究經(jīng)驗，對地磅稱(chēng)重傳感器的來(lái)源及歷史發(fā)展的各個(gè)階段作簡(jiǎn)要的評析，并對當前國際上地磅稱(chēng)重傳感器的技術(shù)創(chuàng )新作進(jìn)一步的探討，對地磅稱(chēng)重傳感器誤差的來(lái)源及準確性原因作出解釋?zhuān)瑸橄嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)提供一個(gè)交流平臺。

1.地磅稱(chēng)重傳感器的發(fā)展

1938 年美國加利福尼亞理工學(xué)院教授 E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工學(xué)院教授 A.Ruge（魯奇）分別同時(shí)研制出紙基絲繞式電阻應變計，以他們名字的字頭和各有二位助手命名為 SR-4 型，由美國 BLH 公司專(zhuān)利生產(chǎn)。為研制應變式負荷傳感器奠定了理論和物質(zhì)基礎。1940 年美國 BLH 公司和Revere公司總工程師 A.Thurston（瑟斯頓）利用 SR-4 型電阻應變計研制出圓柱結構的應變式負荷傳感器，用于工程測力和稱(chēng)重計量，成為應變式負荷傳感器的創(chuàng )始者。1942 年在美國應變式負荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn)，至今已有 60 多年的歷史。

經(jīng)歷了 20 世紀 70 年代的切應力負荷傳感器和鋁合金小量程負荷傳感器兩大技術(shù)突破；80 年代稱(chēng)重傳感器與測力傳感器徹底分離，制定 R60 國際建議和研發(fā)出數字式智能稱(chēng)重傳感器兩項重大變革；90 年代在結構設計和制造工藝中不斷納入高新技術(shù)迎接新挑戰，加速了稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展。1973年美國學(xué)者霍格斯特姆為克服正應力負荷傳感器的固有缺點(diǎn)，提出不利用正應力，而利用與彎矩無(wú)關(guān)的切應力設計負荷傳感器的理論，并設計出圓截工字形截面懸臂剪切梁型負荷傳感器。打破了正應力負荷傳感器的一統天下，形成了新的發(fā)展潮流。這是負荷傳感器結構設計的重大突破。

2.地磅稱(chēng)重傳感器的技術(shù)創(chuàng )新

20 世紀 70 年代初中期，美、日等國的衡器制造公司開(kāi)始研發(fā)商業(yè)用電子計價(jià)秤，急需小量程負荷傳感器。傳統的正應力和新研制的切應力負荷傳感器都不能實(shí)現幾千克至幾十千克量程范圍內的測量。美國學(xué)者查特斯提出用低彈性模量的鋁合金做彈性體，采用多梁結構解決靈敏度和剛度這對矛盾。設計出小量程鋁合金平行梁型負荷傳感器，同時(shí)指出平行梁負荷傳感器是基于不變彎矩原理，使利用平行梁表面彎曲應力的正應力結構，具有切應力負荷傳感器的特點(diǎn)，為平行梁結構負荷傳感器的設計與計算奠定了理論基礎，形成了又一個(gè)發(fā)展潮流。蠕變是電阻應變計和鋁合金負荷傳感器經(jīng)常遇到和必需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

3.地磅稱(chēng)重傳感器的誤差來(lái)源與分析

地磅稱(chēng)重傳感器是現代工業(yè)自動(dòng)化當中一種使用較為廣泛的儀器儀表之一，隸屬于力傳感器，又名力敏傳感器，是一種將質(zhì)量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號.那稱(chēng)重傳感器有哪些誤差呢？總結起來(lái)大概可分為以下5點(diǎn)：

（1）環(huán)境誤差：傳感器的使用也會(huì )受溫度、擺動(dòng)、震動(dòng)、海拔、化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)等環(huán)境影響，這些因素極易引發(fā)環(huán)境誤差。

（2）特性誤差：這是由設備本身引起的，包括 DC 漂移值、斜面的不正確或斜面的非線(xiàn)形。因為畢竟設備理想的轉移功能特性和真實(shí)特性之間是會(huì )存在差距；

（3）應用誤差：由操作而產(chǎn)生的誤差，包括探針?lè )胖缅e誤、探針與測量地點(diǎn)之間不正確的絕緣、空氣或其他氣體的凈化過(guò)程中的錯誤、變送器的錯誤放置等多種操作錯誤引發(fā)的誤差；

（4）插入誤差：是由于系統中插入一個(gè)傳感器時(shí)，改變了測量參數而產(chǎn)生的誤差。使用了一個(gè)對系統過(guò)于大的變送器、系統的動(dòng)態(tài)特性過(guò)于遲緩、系統中自加熱加載了過(guò)多的熱能等，都會(huì )導致插入誤差；

（5）動(dòng)態(tài)誤差：適用于靜態(tài)條件的傳感器會(huì )具有較強的阻尼，從而導致對輸入參數的改變響應較慢，甚至要數秒才能響應溫度的階躍改變。一些具有延遲特性的稱(chēng)重傳感器會(huì )在對快速改變響應時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差，響應時(shí)間、振幅失真和相位失真都會(huì )導致動(dòng)態(tài)誤差。

所以只要了解了稱(chēng)重傳感器的誤差種類(lèi)，才能正確在使用稱(chēng)重傳感器的過(guò)程中避免一些錯誤操作或及時(shí)找到錯誤操作導致的問(wèn)題，然后因地制宜地找到解決方法。

4.地磅稱(chēng)重傳感器準確度分析

稱(chēng)重傳感器的準確度等級包括傳感器的非線(xiàn)性、蠕變、重復性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標。在選用的時(shí)候不應該盲目追求高等級的傳感器，應該考慮電子衡的準確度等級和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線(xiàn)性、不重復性和滯后三項指標的之和的均方根值略高于秤的精度。所以，對于稱(chēng)重傳感器精確度的原因，我們研究到，其精確度主要是由傳感器的工作管理聯(lián)系到實(shí)際應用而產(chǎn)生的，當然是在傳感器的非線(xiàn)性、蠕變、重復性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標的基礎上進(jìn)行傳感，使用，考慮到了進(jìn)度的線(xiàn)性與不可重復性，對于人們的生活具有很大的影響能力。

5.總結

綜上所述，一個(gè)傳感器的準確度、穩定度及是否正常運行是由該傳感器的質(zhì)量所決定的，包括制造的材料制作的工藝等等。所以，對于現在比較流行的稱(chēng)重傳感器來(lái)，同樣是必不可少的。

所以，我們對于本文中所介紹的稱(chēng)重傳感器的歷史發(fā)展過(guò)程和技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程發(fā)現，做好必要的誤差分析，做好對安裝環(huán)境、操作方法、日常維護的工作，是對提高稱(chēng)重傳感器精確度的基礎條件，同時(shí)，我們更重要的是要了解稱(chēng)重傳感器的工作原理與檢測方法，這樣才可以對稱(chēng)重傳感器正確使用，減少和消除稱(chēng)重傳感器的故障，使稱(chēng)重傳感器的準確度在一定程度上得到較大方面的提升和改進(jìn)。只有這樣，將稱(chēng)重傳感器的使用精度與實(shí)際應用相聯(lián)系，考慮到一定方向的誤差來(lái)源，不確定的影響因素，才會(huì )讓人們放心的使用，提高其使用的價(jià)值，減少人們使用工程中的麻煩，為社會(huì )和人民創(chuàng )造福利。