為您的測力系統選擇合適的稱重傳感器

前言

開始任何工作的關鍵是擁有正確的工具和設備。對于負載和力測量應用尤其如此。并非所有稱重傳感器均創建為相等。工業稱重傳感器設計用于不同的任務，尺寸，方向，耐用性，環境因素和信號輸出。沒有適當的稱重傳感器，來自測量應用程序的數據可能會毫無用處。選擇正確的稱重傳感器對于獲得高質量，準確的讀數至關重要。

稱重傳感器是將施加的力的能量轉換為可量化的電信號的傳感器設備。信號的強度與該力成正比-壓縮，拉伸，壓力等。

在理想條件下，測量設備操作員將控制所施加載荷的方向及其施加方法。如果這很容易的話，稱重傳感器的設計將不會復雜得多。由于沒有完美的方法，因此存在不同類型的稱重傳感器，以補償載荷測量中的不規則性和不可控因素。

本文介紹了可測量不同方向力（拉伸力和壓縮力），剪切力和扭力的應變計稱重傳感器的類別。

負載輸入方向 

在設計稱重傳感器時，工程師會考慮稱為應力的材料的物理原理。應力描述了作用在對象特定部分上的內力強度。如果將鋼制I型梁用螺栓固定在墻上并懸掛220Kg。從它的自由端，您可以檢查該梁的各個“切片”，并觀察載荷對每個梁的影響不同。

知道物理系統承受的壓力類型會影響本文所述的各種稱重傳感器的設計，并且還會確定適合該工作的稱重傳感器。

正常應力和正常載荷

正常應力是由于垂直于定義的平面或表面的力而產生的應力。這是最簡單的應力類型，因為它僅基于施加的力（P）和截面積（一種）受力影響。那是，

應力可以是拉伸應力也可以是壓縮應力。拉伸力拉動或拉伸身體，而壓縮力則擠壓體。

圖2.拉伸方向力

普通負載測量系統的一個例子是其中物體直接在秤盤上稱重。

重要的是要注意正常應力與正常載荷不同。設計用于正常負載的稱重傳感器并不總是承受正常的應力。它們會承受剪切應力和彎曲。

彎曲

彎曲是指施加到結構元件上的外力或力矩導致其彎曲。物體對這種外力的反作用不同于物體對正常向載荷的反作用。單元的一半受到拉伸法向應力，而另一半則受到壓縮正常應力。參見圖3。

圖3.彎曲和拉伸力

在選擇稱重傳感器時，拉應力和壓應力之間的差異非常重要，因為并非每個換能器都能讀取兩者。對于結構部件，這很重要，因為拉伸和壓縮的失效模式是不同的。

剪應力

剪應力是在所考慮的平面中起作用的應力分量，非常類似于兩個相對的剪刀刀片之間的一張紙。最大剪切點是相對的刀片相遇并導致紙張剪切成兩部分的位置。下圖4標出了負載產生的剪切力并對由其創建的結構中的變形進行建模。

圖4.剪切應力

扭轉力

當施加的外力導致結構體扭曲時，就會發生扭曲。該外部扭轉力稱為轉矩。扭轉是要考慮的非常重要的應力分量，因為所有旋轉或旋轉的物體都會經歷扭轉。這包括輪軸，驅動軸，齒輪，馬達，螺旋槳等。下圖顯示了此力。

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圖5.扭轉應力

稱重傳感器類型和應用

現在，我們了解了在對象上產生應力的主要力（方向力，彎曲力和剪切力以及扭矩），接下來我們將介紹各種在測量這些力的測力傳感器。每個稱重傳感器均針對不同的應用而設計。以下是幾種類型的稱重傳感器及其性能的應用。

正常加載的稱重傳感器

將物體放置在平臺頂部的任何秤都將承受正常載荷。物體的重量是垂直向下作用的力，導致稱重傳感器起反作用。稱重傳感器將響應與所施加物體重量成比例的輸出信號。本節介紹了北京銘翰亞誠測力產品中的一些產品。

平衡梁傳感器

平衡梁傳感器最常用于小量程，緊湊稱重，例如天平，食品秤，包裝秤，醫療和制藥秤，車載稱重以及其他稱重應用。

圖6. MHBHXP平衡梁稱重傳感器

這些稱重傳感器承受的載荷不能完全位于稱重平臺的中心。每個平衡梁稱重傳感器都有一個指定的加載區域以施加力。這避免了稱重傳感器微調的需要，使這些器件非常適合單稱重傳感器應用。當測量系統由多個稱重傳感器組成時，稱重傳感器微調通過求和電路將來自各種稱重傳感器設備的測量信號組合在一起；這樣可確保無論物體在裝載平臺上的放置如何，秤的測量結果都是相同的。

北京銘翰亞誠平衡梁稱重傳感器產品的量程從300g到2000kg。

筒式荷重傳感器

筒式荷重傳感器是一種專門用于壓縮載荷的荷重傳感器。負載穿過設備“按鈕”的頂部。荷重傳感器內部核心的應變儀可測量壓縮法向載荷。

圖7. MHBHT不銹鋼筒式荷重傳感器

筒式荷重傳感器在承受更大的載荷，但比其他壓縮稱重傳感器大得多。北京銘翰亞誠測力產品的額定量程為25到500,000公斤。堅固的設計可抵抗彎曲載荷和側向載荷，使這些設備非常適合具有多個方向性載荷分量的系統，這些分量僅需要量化一個。

S型梁稱重傳感器

圖10. 拉壓力S型梁稱重傳感器

S梁拉壓力稱重傳感器功能強大，因為它們可用于拉力和壓力。它們經久耐用，具有高耐久性，使其非常適合進行光性能測試，例如測試門，鉸鏈或彈簧的阻力。但是，由于其幾何形狀，它們容易受到較大的彎矩。桿端軸承和U形夾有助于將負載路徑定向到所需的方向。

圖11. S梁拉壓力稱重傳感器安裝

北京銘翰亞誠測力產品中這種稱重傳感器的量程范圍從低至2Kg至40,000Kg。

張力軸銷傳感器

軸銷設計用于由銷支撐結構的懸掛系統。它們可用于帶有U型夾銷，鏈輪或皮帶輪的卸扣中。使用時，負載銷承受剪切力。穿過銷釘中心的孔中的應變計測量這些力。

圖12. MHZX軸銷傳感器

軸銷最大可承載100噸，可承受拉伸和壓縮負載，因此適合大型應用。他們的設計特定于需要實時測量的系統，其中支撐銷是結構的一部分。在這些情況下，稱重傳感器取代了銷釘作為結構元件。在壓縮應用中，銷釘代替了螺栓來支撐負載。

彎曲和剪切力懸臂梁式傳感器

懸臂梁式稱重傳感器旨在承受會引起剪切力或彎矩的載荷。通過剪懸臂梁稱重傳感器的稱重路徑應垂直。這些設備不能很好地補償扭轉或其他與裝載路徑成平面的重大側向載荷。正確安裝可以幫助減輕未對準的情況。

圖14. MHBHXS懸臂梁式稱重傳感器

懸臂梁式傳感器是簡單而經濟的稱重傳感器選件。梁的一端固定，而自由端上施加了負載，如下圖15所示。

圖15.懸臂梁稱重傳感器應用安裝

當施加力時，懸臂梁會變形，從而使應變儀能夠根據其承受的彎曲量來使載荷相等。當稱重傳感器與其底座或固定裝置之間的物理空間有限時，這些傳感器是理想的選擇。懸臂梁傳感器也適用于大型稱重應用，其中多個傳感器結合形成一個測量系統。這些應用程序的示例包括水箱，料斗和其他容器。