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德國BALLUFF 傳感器 BTL7-S572-M0125-B-S32
德國BALLUFF 傳感器 BTL7-S572-M0125-B-S32
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
編輯
要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
編輯
- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
編輯
要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
編輯
- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
編輯
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
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要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
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- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封,充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
LDLU/0P-0VLDLV/0N-1K
LDLV/0P-1K
LP/BOX-1
LP4ER/0A-050
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Balluff BDG 6360-5B-05-W206-5000-67
Phoenix FL SWITCH SFN 8TX-NF
Balluff BOS 6K-PU-1TA-S75-C
SICK 1036632 DFS60E-TEEL01024
Phoenix AXL E PB DI8 DO4 2A M12 6M
Schmersal AZ/AZM 200-B30-RTAG1-SZ 101213365
Xecro OD18FA-N2PSB-A12
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Phoenix SAC-3P-M 8MR/0,3-PVC/M 8FS
HYDAC DFP BH/HC 660 Q D 3 D 1.0/-LED
Balluff BTL7-E100-M0730-B-S32
Xecro TS46D-4PCGR-3P12
Phoenix RTO 8
Parker PV180R1K4T1NFHS
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Xecro IPS88-S2NO60C-A8
Hengstler 0536446 RI58-D/1024AD.37TF
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VEM IE2-KPER 112 MX2 Ex e
Hengstler 0534070 RI76TD/2500AD.1A40RF
ABB E3H/E MS 1SDA059034R0001
SICK 1035861 ARS60-FDK02000
TURCK PT100R-29-LI3-H1140
HYDAC RF V 330 D L 20 B 1.0
HYDAC FSA-127-1.X/-/12
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Parker 026-67236-H
Balluff LIT-CAT OBJEKTERKENNUNG INDUKTIV. D
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Hengstler 0525599 RI58-O/3400EG.43KA
ABB RB3A 1SNA178639R1200
Phoenix GMVSTBW 2,5/ 6-STF-7,62
Parker R4U03-5311109G0QA1
DOLD BA9038.12/100 AC50/60HZ 240V 0041702
Phoenix MC 1,5/ 5-G-3,81
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Balluff BRGD0-WCD16-EP-P-R-K-SA1-0,5
Balluff BNS 813-D04-D16-100-12-04
Parker TG0140MW460AAAB
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DOLD MK9054/011 DC0,5-5V UH AC230V 1S 0029266
Rockwell 440T-MKEXE12AFAGAGAG
無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司0優(yōu)惠供應(yīng)韓國吉事(ginice)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、韓國吉事(ginice)溫度傳感器。韓國GINIC進(jìn)口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,ginice直行程電動(dòng)閥,ginice電動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥,ginice電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥,GVF系列為球墨鑄鐵法蘭式二通溫度控制閥,與 GEA 一系列執(zhí)行器組裝使用。具有優(yōu)秀、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)性能,廣泛應(yīng)用于通風(fēng)空調(diào)、供熱、采暖、換氣等系統(tǒng)。
常用型號有:GEA-20P、GEA-10SR(UP) AC24V、GEA-35P、GLS-10、G0H-420、G0H0-420、GOH-110、GSH-420、GSH-110、GRHO-420、GDH-420、GDH-110、GDHO-420、GDHO-420(?)、GRHO-420S、GOTH-1420、GOTH-1100、GOTHO-1420、GOTHO-1420pt100、GOTHO-1420pt1000、GOTHO-142N3K、GOTHO-1420S、GSTH-1420、GSTH-1100、GRTHO-1420、GRTHO-1420pt100、GRTHO-1420pt1000、GRTHO-1420N3K、GRTHO-1420S、GDTH-1420、GDTH-1100、GDTHO-1420、GDTHO-1420pt100、GDTHO-1420pt1000、GDTHO-1420N3K、GDTHO-1420S、GDTHO-1420(3/4)
、GPT-100、GPT-1000、GPT-N3K、GPT-N5K、GPT-N10K、GOT-100、GOT-1000、GOT-N3K、GOT-N5K、GOT-N10K、GST-100、GST-1000、GST-N3K、GST-N5K、GST-N10K、GDT-100、GDT-1000、GDT-N3K、GDT-N5K、GDT-N10K、GDAT-100、GDAT-1000、GDAT-N10K、GDAT-N5K、GDAT-N3K、GPTO-110、GPTO-420、GOTO-105、GOTO-420、GRTO-105、GRTO-420、GDTO-105、GDTO-420、GSR-100、GSR-1000、GSR-N3K、GSR-N5K、GSR-N10K 。
Phoenix FUSE 10,3X85 10A PVABB A145-30-22-85 1SFL471001R8522
Parker PAFS405S48.6SS
ABB E4V-A 32 PR122-LSI 1SDA057966R0001
Phoenix UCT-WMTB (29X8)
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Balluff BTL5-A11-M0125-B-S32
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HYDAC RFLD W/HC 951 DAS 100 D 1.0/-L24
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MD UK1C/E9-0E
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Rockwell 440T-MSSSE22VG
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Phoenix VS-BU-KX-50-LP
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Phoenix SUBCON-PLUS M1
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Phoenix PR
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TURCK MAHR13A,無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司*
LEINELINDE編碼器,,無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司*
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Phoenix KMK UV (29X8)
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TURCK CL50GXXANQP
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- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
編輯
對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
編輯
要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
編輯
- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封,充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
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要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
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- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封為,充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
編輯
要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大?。槐粶y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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
編輯
- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
編輯
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封為,充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
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要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大?。槐粶y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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
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- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封為,充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
編輯
要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大?。槐粶y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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
傳感器在動(dòng)態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
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(nèi),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(shí),當(dāng)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(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測量帶來*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在過使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
LDLU/0P-0V
LDLV/0N-1K
LDLV/0P-1K
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Balluff BDG 6360-5B-05-W206-5000-67
Phoenix FL SWITCH SFN 8TX-NF
Balluff BOS 6K-PU-1TA-S75-C
SICK 1036632 DFS60E-TEEL01024
Phoenix AXL E PB DI8 DO4 2A M12 6M
Schmersal AZ/AZM 200-B30-RTAG1-SZ 101213365
Xecro OD18FA-N2PSB-A12
Balluff BSW 816-207-09L2-PA
SICK 1052109 S30A-7011GB
SICK 1069557 GRTE18S-P236Z
ABB S202U-K50 2CDS272417R0577
Phoenix SAC-3P-M 8MR/0,3-PVC/M 8FS
HYDAC DFP BH/HC 660 Q D 3 D 1.0/-LED
Balluff BTL7-E100-M0730-B-S32
Xecro TS46D-4PCGR-3P12
Phoenix RTO 8
Parker PV180R1K4T1NFHS
ABB S803N-D125 2CCS893001R0841
Xecro IPS88-S2NO60C-A8
Hengstler 0536446 RI58-D/1024AD.37TF
Parker 024-40993-000
Xecro TS46D-3PCWR-N8
VEM IE2-KPER 112 MX2 Ex e
Hengstler 0534070 RI76TD/2500AD.1A40RF
ABB E3H/E MS 1SDA059034R0001
SICK 1035861 ARS60-FDK02000
TURCK PT100R-29-LI3-H1140
HYDAC RF V 330 D L 20 B 1.0
HYDAC FSA-127-1.X/-/12
MD AD1/AP-1F
Parker 026-67236-H
Balluff LIT-CAT OBJEKTERKENNUNG INDUKTIV. D
Hengstler 0555495 RI58-T/50EK.42ID
HYDAC PTK-300/2.0/M/FL033-K
Balluff BSP B250-EV002-D01A0B-S4
HYDAC FZP-3/3.0/P/100/ 70/RV4.5
Hengstler 0525599 RI58-O/3400EG.43KA
ABB RB3A 1SNA178639R1200
Phoenix GMVSTBW 2,5/ 6-STF-7,62
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Phoenix MC 1,5/ 5-G-3,81
SICK 6028453 WF30-40B416
Parker 3785045
Balluff BRGD0-WCD16-EP-P-R-K-SA1-0,5
Balluff BNS 813-D04-D16-100-12-04
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Bender VME420-D-2 B 7301 0002
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Parker TG0335EW460FSAL
TURCK PT01VR-14-LU2-H1131
PILZ PSS ZKL 3006-3 300914
ABB BEM110-30 1SFN084301R1000
DOLD MK9054/011 DC0,5-5V UH AC230V 1S 0029266
Rockwell 440T-MKEXE12AFAGAGAG
無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司0優(yōu)惠供應(yīng)韓國吉事(ginice)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、韓國吉事(ginice)溫度傳感器。韓國GINIC進(jìn)口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,ginice直行程電動(dòng)閥,ginice電動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥,ginice電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥,GVF系列為球墨鑄鐵法蘭式二通溫度控制閥,與 GEA 一系列執(zhí)行器組裝使用。具有優(yōu)秀、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)性能,廣泛應(yīng)用于通風(fēng)空調(diào)、供熱、采暖、換氣等系統(tǒng)。
常用型號有:GEA-20P、GEA-10SR(UP) AC24V、GEA-35P、GLS-10、G0H-420、G0H0-420、GOH-110、GSH-420、GSH-110、GRHO-420、GDH-420、GDH-110、GDHO-420、GDHO-420(?)、GRHO-420S、GOTH-1420、GOTH-1100、GOTHO-1420、GOTHO-1420pt100、GOTHO-1420pt1000、GOTHO-142N3K、GOTHO-1420S、GSTH-1420、GSTH-1100、GRTHO-1420、GRTHO-1420pt100、GRTHO-1420pt1000、GRTHO-1420N3K、GRTHO-1420S、GDTH-1420、GDTH-1100、GDTHO-1420、GDTHO-1420pt100、GDTHO-1420pt1000、GDTHO-1420N3K、GDTHO-1420S、GDTHO-1420(3/4)
、GPT-100、GPT-1000、GPT-N3K、GPT-N5K、GPT-N10K、GOT-100、GOT-1000、GOT-N3K、GOT-N5K、GOT-N10K、GST-100、GST-1000、GST-N3K、GST-N5K、GST-N10K、GDT-100、GDT-1000、GDT-N3K、GDT-N5K、GDT-N10K、GDAT-100、GDAT-1000、GDAT-N10K、GDAT-N5K、GDAT-N3K、GPTO-110、GPTO-420、GOTO-105、GOTO-420、GRTO-105、GRTO-420、GDTO-105、GDTO-420、GSR-100、GSR-1000、GSR-N3K、GSR-N5K、GSR-N10K 。
Phoenix FUSE 10,3X85 10A PV
ABB A145-30-22-85 1SFL471001R8522
Parker PAFS405S48.6SS
ABB E4V-A 32 PR122-LSI 1SDA057966R0001
Phoenix UCT-WMTB (29X8)
HYDAC PTK-300/2.0/M/FL001-E/F3
Balluff BNS 813-D04-E12-100-22-04-FC
HYDAC RF BN/HC 660 D N 10 B 1.1/-KB
Balluff BTL5-A11-M0125-B-S32
DOLD HL3096.18/001 DC24V 0058515
Parker PV080R1K1T1NHCB
Phoenix UMK- 8RM/KSR-24/21/I
SICK 1211970 SGS8-S104P3PS1W04
Leuze UMC-1300-S2 549781
HYDAC PTS-250/2.0/M/128/FL023
HYDAC PTK-300/2.0/M/FL013-E/F3
HYDAC RFLD W/HC 951 DAS 100 D 1.0/-L24
Phoenix UCT-EM (20X9) YE
MD UK1C/E9-0E
ABB S203M-K35UC 2CDS273061R0547
Rockwell 440G-S36060
Rockwell 440T-MSSSE22VG
HYDAC DFDK BN/HC 60 QAC 10 LZ 1.1/-DB
VEM IE2-KPER 112 MV2
ABB JSD-HD4-310606 2TLA920051R0000
Phoenix FL SWITCH 3012E-2SFX
Leuze ODKL 96B M/C6-S12 50109297
Phoenix VS-BU-KX-50-LP
ABB E2S/MS 12 4P W MP 1SDA058868R0001
Phoenix CABLE-D 9SUB/B/S/600/KONFEK/S
Balluff BNS 813-D08-L12-100-20-02-FD
TURCK SLSK30-300Q88-1R15E2
DOLD BA7962.82 AC50/60HZ 110V 15-300S 0063137
HYDAC HRL 1 C1TM 8 PP ST M ZN
Xecro IPS12-S4UO68-A12
HYDAC HRS 2 S 30 PP ST M BL/ZN
IFM IG5806 IGA2005-FRKG/V4A/US-100-IRF/AU
Phoenix SF-5EP1N8ACLB2
Parker PV063R1K1T1NMLA
Parker 024-33692-000
Datalogic S51-MA-5-C20-PK 952701961
TURCK WLAW190X180DQ
Phoenix DMCV 0,5/ 5-G1-2,54 P20THR R44
Phoenix SUBCON-PLUS M1
BLOCK VB 0,35/2/12
SICK 6041898 LFV230-XXTNBTPM0700
HYDAC FLN W/HC 160 D E 50 D 1.1/-V-L24
Parker 026-99684-H
Phoenix PC 16/ 3-STF-SH-10,16BKPABDSWH
Rockwell 440T-MSRUE10YA
VEM K10R 160 S4
Balluff BSW 819-493-12K2
DOLD BC7935N.81 AC/DC24-240V 0,05S-300H 0052778
HYDAC HRL 2 C 15 AL ST M BL
Phoenix TOPMARK LASER TRANSPORT BOX
Balluff BN,無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司*
LEINELINDE編碼器,86,無錫德為源自動(dòng)化科技有限公司*
Phoenix MSTBA 2,5/14-G
HYDAC KH3P-10-L-1114-02X
Rockwell 440T-MSTUE20MA
VEM K10R 315 M8
Phoenix DT-UFB-V24/S-9-SB
Phoenix EMCV 1,5/16-G-3,5
TURCK WSSD-RJ45S-441-50M
Phoenix MCR-FL-HT-T-I
ABB E3V 25 PR122-LSIG 1SDA056661R0001
Rockwell 445L-110168
Phoenix SAC-3P- 5,0-PUR/C-1L-V
TURCK NI1-Q6,5-AP6-0,160-FSF4.4/S304 (8EA-004-1)
Phoenix KMK UV (29X8)
Parker S23-11600-0K
Balluff BDG 6360-2-05-0300-65
Balluff BIS C-620-007-050-00-ST2-SA1
TURCK CL50GXXANQP
Parker RI11/4EDX3/871
P+F 237114 V19-GV4A-3M-PUR-ABG0
Datalogic S15-PA-5-F01-NK 952301360
Datalogic IS-18-G2-03 95B063541
Leuze CML730i-R40-2210.A/CV-M12 50118910
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Phoenix NBC-FS/ 5,0-94B/R4AC SCO
HYDAC DFP BN/HC 140 Q B 10 A 1.0/-B6
Balluff BSW-FP-360-09L2-SA2
TURCK SUSL-0404D-0003
Parker 7049219011
HYDAC FLND BN/HC 40 FDB 10 A 1.1/-V-B3.5
ABB AUSL. TMA300/1500- 1SDA060652R0001
AVS PGV-131-B76-1/2PN
HYDAC RFD BN/HC 160 DAD 5 B 1.0
Parker RF64-48CFX
Leuze MLC500T30-1350H/A 68016313
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HYDAC DF BH/HC 30 Q E 3 LE 1.0
Phoenix PSM-LWL-GDM-RUGGED- 50/125
TURCK SLPE14-830P8
Phoenix VIP-2/SC/D 9SUB/F
Phoenix FFKDSA1/V1-5,08- 3 BD:L2-PE SO
HYDAC LF W/HC 110 I C 25 D 1.0/-W-L24-B6
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Phoenix HC-B 16-KMQ-N-O1STM25
SICK 1071021 HTB18-P4A2AAD04
DOLD IK9171.11 3/N AC400/230V ,55-1,05UN 0048643
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)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阿*空壓機(jī)配件。
如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;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(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。[6]
10常用術(shù)語
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- 傳感器能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
- 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
- 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
- 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器。
- 測量范圍在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
- 量程測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
- 精確度被測量的測量結(jié)果與真值間的*程度。
- 重復(fù)性在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
- 相同測量方法
- 相同觀測者
- 相同測量儀器
- 相同地點(diǎn)
- 相同使用條件
- 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
- 分辨力傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的小變化量。
- 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的小變化量。
- 零位使輸出的值為小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
- 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
- 大激勵(lì)在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的大值。
- 輸入阻抗在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測得的阻抗。
- 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
- 輸出阻抗在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測得的阻抗。
- 零點(diǎn)輸出在室內(nèi)條件下,所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。
- 滯后在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的大差值。
- 遲后輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。
- 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。
- 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
- 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
- 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
- 熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
- 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。
- 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線*的程度。
- 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
- *穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不過允許誤差的能力。
- 固有頻率在無阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
- 響應(yīng)輸出時(shí)被測量變化的特性。
- 補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/li>
- 蠕變當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
- 絕緣電阻如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。
11環(huán)境影響
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環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
- 高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
- 粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。從密封效果來看,焊接密封充填涂覆密封膠為差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
- 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
- 電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
- 易燃、易爆不僅對傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
12選擇使用
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對傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說,秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
- C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
- C—單個(gè)傳感器的額定量程
- W—秤體自重
- Wmax—被稱物體凈重的大值
- N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
- K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
- K-1—沖擊系數(shù)
- K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
- K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
9選型原則
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要進(jìn)行—個(gè)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?yàn)?,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(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大?。槐粶y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(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。[6]
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(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測量變化對應(yīng)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(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。