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Transcell S型称重传感器

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原理

　　计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，BSS-5tSS ESH这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。　透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相*；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图 1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态*一样，只是在相位上增加了2π。

　　信号处理

　　1、辨向原理 在实际应用中，位移具有两个方向，即选定一个方向后，位移有正负之分，因此用一个光电元件测定莫尔条纹信号确定不了位移方向。为了辨向，需要有 π/2相位差的两个莫尔条纹信号。如图2，在相距1/4条纹间距的位置上安放两个光电元件，得到两个相位差π/2的电信号u01和u02，经过整形后得到两个方波信号u01’和u02’。光栅正向移动时u01超前u02 90度，反向移动时u02超前u01 90度，故通过电路辨相可确定光栅运动方向。

　　2、细分技术 随着对测量精度要求的提高，以栅距为单位已不能满足要求，需要采取适当的措施对莫尔条纹进行细分。所谓细分就是在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个脉冲，以减少脉冲当量。如一个周期内发出n个脉冲，则可使测量精度提高n备，而每个脉冲相当于原来栅距的1/n。由于细分后计数脉冲频率提高了 n倍，因此也称n倍频。

　　通常用的有两种细分方法：其一、直接细分。在相差1/4莫尔条纹间距的位置上安放两个光电元件，可得到两个相位差90o的电信号，用反相器反相后就得到四个依次相差90o的交流信号。同样，在两莫尔条纹间放置四个依次相距1/4条纹间距的光电元件，也可获得四个相位差90o的交流信号，实现四倍频细分。

称重传感器检测数据分析
在传统检测中,通常使用高精度万用表测量传感器的输出电压,工作人员读表记录数据.其zui大缺点是每次只能读取一支传感器的数据,而且每次切换测试机台时,万用表需要3s的稳定时间才能读数,记录数据需要1s时间.导致结果产生很大的时间误差,进而影响了合格品的判定.例如当读取U₅时,1号机台读取到的是1号传感器5min时的精确值,而读到32号机台时,实际时间已经进行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是说32号机台上的传感器的U5并不是5min时的电压,而是422s的电压.从第1路到第32路,产生了122s的时间误差.称重传感器自动检测系统使用多路数据采集卡,可将每路输出电压的平均读取时间降低到几秒钟之内,解决了传统检测中的时间误差问题。

称重传感器灵敏度S = 1mv / v 时：激励电压V = 12V， zui大秤量Emax = 150kg， 衡器zui大秤量Max = 150kg，zui大净输出信号为：激励电压× 灵敏度×EMmaxax= 12v × 1v / v ×115500kkgg = 12mv称重传感器灵敏度S = 2mv / v 时：激励电压V = 12V， zui大秤量Emax = 300kg， 衡器zui大秤量Max = 150kg，zui大净输出信号为：激励电压× 灵敏度× MEmaxax= 12v × 2mv / v ×310500kkgg = 12mv如果这只灵敏度S = 1mv / v 的称重传感器的zui小静载荷Emin = 6kg，当准确度等级为C3 级，即，nLC = 3000 时，有检定分度值V = Emaxn-LCEmin = 1503k0g0-0 6kg = 0. 048kg而如前所述台秤的检定分度值e = 0. 05kg。这样，称重传感器的检定分度值和衡器分度值，在S = 1mv / V 的前提下，基本是接近了。