【BSS-ESH-100kg】

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Transcell S型稱重傳感器

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原理

　　計量光柵是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移的。“莫爾”原出于法文Moire，意思是水波紋。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層薄絲綢疊在一起時，將產(chǎn)生水波紋狀花樣；如果薄綢子相對運(yùn)動，則花樣也跟著移動，BSS-5tSS ESH這種奇怪的花紋就是莫爾條紋。一般來說，只要是有一定周期的曲線簇重疊起來，便會產(chǎn)生莫爾條紋。計量光柵在實際應(yīng)用上有透射光柵和反射光柵兩種；按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵；按其用途可分為直線光柵和圓光柵。下面以透射光柵為例加以討論?！⊥干涔鈻懦呱暇鶆虻乜逃衅叫械目叹€即柵線，a為刻線寬，b為兩刻線之間縫寬，W=a+b稱為光柵柵距。目前國內(nèi)常用的光柵每毫米刻成10、25、50、100、250條等線條。光柵的橫向莫爾條紋測位移，需要兩塊光柵。一塊光柵稱為主光柵，它的大小與測量范圍相*；另一塊是很小的一塊，稱為指示光柵。為了測量位移，必須在主光柵側(cè)加光源，【BSS-ESH-100kg】在指示光柵側(cè)加光電接收元件。當(dāng)主光柵和指示光柵相對移動時，由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動，固定在指示光柵側(cè)的光電元件，將光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)換成電信號。由于光源的大小有限及光柵的衍射作用，使得信號為脈動信號。如圖 1，此信號是一直流信號和近視正弦的周期信號的疊加，周期信號是位移x的函數(shù)。每當(dāng)x變化一個光柵柵距W，信號就變化一個周期，信號由b點(diǎn)變化到b’點(diǎn)。由于bb’=W，故b’點(diǎn)的狀態(tài)與b點(diǎn)狀態(tài)*一樣，只是在相位上增加了2π。

　　信號處理

　　1、辨向原理 在實際應(yīng)用中，位移具有兩個方向，即選定一個方向后，位移有正負(fù)之分，因此用一個光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向。為了辨向，需要有 π/2相位差的兩個莫爾條紋信號。如圖2，在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個光電元件，得到兩個相位差π/2的電信號u01和u02，經(jīng)過整形后得到兩個方波信號u01’和u02’。光柵正向移動時u01超前u02 90度，反向移動時u02超前u01 90度，故通過電路辨相可確定光柵運(yùn)動方向。

　　2、細(xì)分技術(shù) 隨著對測量精度要求的提高，以柵距為單位已不能滿足要求，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧δ獱枟l紋進(jìn)行細(xì)分。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi)，發(fā)出若干個脈沖，以減少脈沖當(dāng)量。如一個周期內(nèi)發(fā)出n個脈沖，則可使測量精度提高n備，而每個脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計數(shù)脈沖頻率提高了 n倍，因此也稱n倍頻。

　　通常用的有兩種細(xì)分方法：其一、直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個光電元件，可得到兩個相位差90o的電信號，用反相器反相后就得到四個依次相差90o的交流信號。同樣，在兩莫爾條紋間放置四個依次相距1/4條紋間距的光電元件，也可獲得四個相位差90o的交流信號，實現(xiàn)四倍頻細(xì)分。

稱重傳感器檢測數(shù)據(jù)分析
在傳統(tǒng)檢測中,通常使用高精度萬用表測量傳感器的輸出電壓,工作人員讀表記錄數(shù)據(jù).其zui大缺點(diǎn)是每次只能讀取一支BSS-5tSS ESH傳感器的數(shù)據(jù),而且每次切換測試機(jī)臺時,萬用表需要3s的穩(wěn)定時間才能讀數(shù),記錄數(shù)據(jù)需要1s時間.導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生很大的時間誤差,進(jìn)而影響了合格品的判定.例如當(dāng)讀取U₅時,1號機(jī)臺讀取到的是1號傳感器5min時的精確值,而讀到32號機(jī)臺時,實際時間已經(jīng)進(jìn)行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是說32號機(jī)臺上的傳感器的U5并不是5min時的電壓,而是422s的電壓.從第1路到第32路,產(chǎn)生了122s的時間誤差.稱重傳感器自動檢測系統(tǒng)使用多路數(shù)據(jù)采集卡,可將每路輸出電壓的平均讀取時間降低到幾秒鐘之內(nèi),解決了傳統(tǒng)檢測中的時間誤差問題。

BSS-5tSS ESH稱重傳感器靈敏度S = 1mv / v 時：激勵電壓V = 12V， zui大秤量Emax = 150kg， 衡器zui大秤量Max = 150kg，zui大凈輸出信號為：激勵電壓× 靈敏度×EMmaxax= 12v × 1v / v ×115500kkgg = 12mv稱重傳感器靈敏度S = 2mv / v 時：激勵電壓V = 12V， zui大秤量Emax = 300kg， 衡器zui大秤量Max = 150kg，zui大凈輸出信號為：激勵電壓× 靈敏度× MEmaxax= 12v × 2mv / v ×310500kkgg = 12mv如果這只靈敏度S = 1mv / v 的稱重傳感器的zui小靜載荷Emin = 6kg，當(dāng)準(zhǔn)確度等級為C3 級，即，nLC = 3000 時，有檢定分度值V = Emaxn-LCEmin = 1503k0g0-0 6kg = 0. 048kg而如前所述臺秤的檢定分度值e = 0. 05kg。這樣，稱重傳感器的檢定分度值和衡器分度值，在S = 1mv / V 的前提下，基本是接近了。