电阻应变式称重传感器 点击：6934 | 回复：37
发表于：2004-03-10 10:18:00
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HIGHWAY 发表于 7/12/2002 11:00:01 AM 电测仪表 ←返回版面
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。
一、电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。
设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：
R = ρL/S（Ω） （2—1）
当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长ΔL，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少Δr。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作Δρ。
对式（2--1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有：
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）
用式（2--1）去除式（2--2）得到
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）
另外，我们知道导线的横截面积S = πr2，则 Δs = 2πr*Δr，所以
ΔS/S = 2Δr/r （2—4）
从材料力学我们知道
Δr/r = -μΔL/L （2—5）
其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。μ是表示材料横向效应泊松系数。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L
=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L
= K *ΔL/L （2--6）
其中
K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （２--７）
式（2--6））说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。
需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。
在材料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便
常常把它的百万分之一作为单位，记作με。这样，式（２--６）常写作：
ΔR/R = Kε (2—8)
二、弹性体
弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务。
以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。
设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。
肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。
ε = （3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2--9）
其中：Q--截面上的剪力；E--扬氏模量：μ—泊松系数；B、b、H、h—为梁的几何尺寸。
需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。
三、检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。
哈帝仪表（中国）Hardy Instruments China 简介
Hardy Instruments1918年成立于美国加州，是工业自动化领域的过程称重、张力控制和振动监测设备的全球领先设计和制造厂商，拥有超过85年为用户提供过程控制解决方案的丰富经验。Hardy 与工业自动化领域许多领先的PLC厂商如Rockwell Automation, Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider, GE, ABB，以及DCS厂商如Honeywell, Yokogawa, Emerson等公司拥有良好的合作关系，是Rockwell Automation Encompass Global Partner和Siemens的策略联盟成员。Hardy于1984年收购了一家服务于军事领域的公司Dynamic Instruments Inc,并将该公司的军用技术应用于工业市场，开创了全球的过程称重领域的四大核心技术。
Hardy的产品和解决方案广泛应用于冶金/采矿、石化和天然气、化工、电力、建材、市政基础设施、纸浆/造纸、制药、食品/饮料、半导体行业，以及纺织机械、塑料机械、橡胶机械、包装机械、印刷机械、电梯、机床、物流设备等行业市场。赢得了众多世界500强和知名跨国公司的青睐和支持，包括AK STEEL CORPORATION、美国铝业公司、加拿大铝业公司、埃克森-美孚、壳牌、巴斯夫、拜耳、陶氏化学、德固赛、杜邦、汉高、高露洁、可口可乐、雀巢、惠氏、美康食品、固特异轮胎、三星电子等公司。
Hardy自2004年开始于中国设立办事机构，在许多行业市场获得了广泛应用并建立起了一定的客户群体。为在中国高速发展的工业自动化市场赢得机会，更好地为在华的全球客户和本地客户服务，我们真诚地与本地的最终用户、系统集成商、原始设备制造商、分销商、设计研究机构等建立紧密的合作伙伴关系。我们将继续为每个客户提供量身定制的自动化解决方案，为客户提供高水平的增值服务和业务专长，帮助客户获得成功。
Hardy拥有许多提升您企业工艺革新的产品。Hardy的C2传感器是世界上唯一的带有内置芯片的数字式传感器。
Hardy的HI2151，HI2160，HI3000系列的称重控制器能对运行的带式输送器，螺旋进料器，甚至是混合配料器进行即刻响应控制。Hardy的四大核心技术是目前世界上最先进的技术：
1）Waveersaver（振动忽略）---让您的称重读数在振动的情况下也能达到精确读数(不是滤波，是通过数字式的换算来自动忽略振动频率)。我们的振动忽略技术是引用我们美国的军事技术，我们把这个技术引入到我们的称重仪表中，
目的是要把由于振动而引起的读数不稳定的问题给予彻底解决，从而达到一个稳定的称重读数。
2）Hardy的C2第二代电子标定－－－是一流的技术，您只需按一下按钮就会自动校准您的称重系统而无需放置砝码来校准（是通过传感器中的内置芯片来进行数字式标定）。
我们的C2芯片是预置在每个传感器中，每个传感器的特性曲线和理想直线都已经经过测试并储存C2在芯片中。因为我们知道每个传感器的特性曲线都不一样。我们还对安装感应误差和环境感应误差也经过测试并储存在C2芯片中。然后我们又对每个传感器的特性曲线的每点进行了100％的标定并储存在芯片中，这样我们的传感器被安装在现场的时候，你只要在仪表中按一下C2标定按钮，我们传感器中的二根独立的C2数据线会和我们的称重仪表进行交流并进行数字式换算来实行数字式电子标定。我们的数字式传感器，无任是材料还是物理应变片，都是采用军事领域中的应用材料，我们的C2技术更是我们独一无二的军事技术的结晶。我们所有的传感器都可以应用于任何工业领域，可用于比如易爆，易燃，灰尘，易腐，易烂，潮湿等地区，并还可以长期浸在水中。
3）IT技术－－－系统内部诊断专家，它可以对系统中的任何一点和任何一个传感器进行诊断，因为我们的IT芯片是直接安装在接线盒里面，并内置有继电器，这样当我们需要进行IT诊断时，我们的接线盒芯片会发指令给继电器对每个传感器进行一一查看，并发出MV信号给仪表来进行系统诊断。Hardy的IT技术能解决您在工矿中碰到的任何问题，它会诊断您的称重系统问题，持续监视您的称重系统，并通知您哪里出现了错误，大量节省了你的故障查找和检修时间。
4）SMM安全记忆模块－－－Hardy的安全记忆模块会自动储存您的所有工艺信息和组态，并自动更新数据。当您需要更换新的仪表时，只要您拔下旧表背后上的SMM模块，插入到新表上，所有的数据都会自动下载到你的新表上，可以让你在更换新的仪表时不用对系统进行重新组态，校准和工艺设定，保护工艺信息免遭破坏。
我们的多种型号的插入式称重模块能与世界上所有的PLC处理器进行通讯。Hardy仪表的所有产品都有不同的输出选项供您选择，您可以通过任何一种的通讯方式来与您的设备进行交流，如：Allen-Bradley RIO, 或Profibus, Modbus, Controlnet, Ethernet, DeviceNet，Analog, BCD 等进行通迅。Hardy的张力控制器在纸张，塑料，非模铸材料，电缆/绳索的应用中进行松绕和卷绕间张力的精密控制。Hardy仪表是工厂装置控制网络的专家，Hardy的解决方案将与装置各种网络完全融合，包括装置网络主机。它支持各种自动化，并与Visual, Basic, Excel 及其他软件应用连接。所以选择Hardy就是选择科学。
哈帝（Hardy)仪表（中国）
上海雅鑫比国际贸易有限公司
美国雅鑫比工程技术公司
联系电话：64940531-16
E-MAIL：yxb03@yaxinbi.com
网址:www.yaxinbi.com
发表于：2007-08-28 09:59:00
31楼
哈帝仪表（中国）Hardy Instruments China 简介
Hardy Instruments1918年成立于美国加州，是工业自动化领域的过程称重、张力控制和振动监测设备的全球领先设计和制造厂商，拥有超过85年为用户提供过程控制解决方案的丰富经验。Hardy 与工业自动化领域许多领先的PLC厂商如Rockwell Automation, Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider, GE, ABB，以及DCS厂商如Honeywell, Yokogawa, Emerson等公司拥有良好的合作关系，是Rockwell Automation Encompass Global Partner和Siemens的策略联盟成员。Hardy于1984年收购了一家服务于军事领域的公司Dynamic Instruments Inc,并将该公司的军用技术应用于工业市场，开创了全球的过程称重领域的四大核心技术。
Hardy的产品和解决方案广泛应用于冶金/采矿、石化和天然气、化工、电力、建材、市政基础设施、纸浆/造纸、制药、食品/饮料、半导体行业，以及纺织机械、塑料机械、橡胶机械、包装机械、印刷机械、电梯、机床、物流设备等行业市场。赢得了众多世界500强和知名跨国公司的青睐和支持，包括AK STEEL CORPORATION、美国铝业公司、加拿大铝业公司、埃克森-美孚、壳牌、巴斯夫、拜耳、陶氏化学、德固赛、杜邦、汉高、高露洁、可口可乐、雀巢、惠氏、美康食品、固特异轮胎、三星电子等公司。
Hardy自2004年开始于中国设立办事机构，在许多行业市场获得了广泛应用并建立起了一定的客户群体。为在中国高速发展的工业自动化市场赢得机会，更好地为在华的全球客户和本地客户服务，我们真诚地与本地的最终用户、系统集成商、原始设备制造商、分销商、设计研究机构等建立紧密的合作伙伴关系。我们将继续为每个客户提供量身定制的自动化解决方案，为客户提供高水平的增值服务和业务专长，帮助客户获得成功。
Hardy拥有许多提升您企业工艺革新的产品。Hardy的C2传感器是世界上唯一的带有内置芯片的数字式传感器。
Hardy的HI2151，HI2160，HI3000系列的称重控制器能对运行的带式输送器，螺旋进料器，甚至是混合配料器进行即刻响应控制。Hardy的四大核心技术是目前世界上最先进的技术：
1）Waveersaver（振动忽略）---让您的称重读数在振动的情况下也能达到精确读数(不是滤波，是通过数字式的换算来自动忽略振动频率)。我们的振动忽略技术是引用我们美国的军事技术，我们把这个技术引入到我们的称重仪表中，
目的是要把由于振动而引起的读数不稳定的问题给予彻底解决，从而达到一个稳定的称重读数。
2）Hardy的C2第二代电子标定－－－是一流的技术，您只需按一下按钮就会自动校准您的称重系统而无需放置砝码来校准（是通过传感器中的内置芯片来进行数字式标定）。
我们的C2芯片是预置在每个传感器中，每个传感器的特性曲线和理想直线都已经经过测试并储存C2在芯片中。因为我们知道每个传感器的特性曲线都不一样。我们还对安装感应误差和环境感应误差也经过测试并储存在C2芯片中。然后我们又对每个传感器的特性曲线的每点进行了100％的标定并储存在芯片中，这样我们的传感器被安装在现场的时候，你只要在仪表中按一下C2标定按钮，我们传感器中的二根独立的C2数据线会和我们的称重仪表进行交流并进行数字式换算来实行数字式电子标定。我们的数字式传感器，无任是材料还是物理应变片，都是采用军事领域中的应用材料，我们的C2技术更是我们独一无二的军事技术的结晶。我们所有的传感器都可以应用于任何工业领域，可用于比如易爆，易燃，灰尘，易腐，易烂，潮湿等地区，并还可以长期浸在水中。
3）IT技术－－－系统内部诊断专家，它可以对系统中的任何一点和任何一个传感器进行诊断，因为我们的IT芯片是直接安装在接线盒里面，并内置有继电器，这样当我们需要进行IT诊断时，我们的接线盒芯片会发指令给继电器对每个传感器进行一一查看，并发出MV信号给仪表来进行系统诊断。Hardy的IT技术能解决您在工矿中碰到的任何问题，它会诊断您的称重系统问题，持续监视您的称重系统，并通知您哪里出现了错误，大量节省了你的故障查找和检修时间。
4）SMM安全记忆模块－－－Hardy的安全记忆模块会自动储存您的所有工艺信息和组态，并自动更新数据。当您需要更换新的仪表时，只要您拔下旧表背后上的SMM模块，插入到新表上，所有的数据都会自动下载到你的新表上，可以让你在更换新的仪表时不用对系统进行重新组态，校准和工艺设定，保护工艺信息免遭破坏。
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美国雅鑫比工程技术公司
联系电话：64940531-16
E-MAIL：yxb03@yaxinbi.com
网址:www.yaxinbi.com
发表于：2007-09-29 10:07:00
34楼
我们的通讯做的最全，包括几乎所有的通讯协议，比如：Remate I/O、Profibus I/O、RS-232、RS-485、DrveceNet、ControlNet以及普通的以太网，呵呵！你用的到的我们都能满足。
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