稱重傳感器作為重量測量的核心部件,其性能優(yōu)劣與應變片的參數(shù)密切相關(guān)。應變片通過將機械應變轉(zhuǎn)化為電阻變化,為稱重傳感器提供關(guān)鍵的信號轉(zhuǎn)換功能,因此深入了解其參數(shù)特性對傳感器選型與應用至關(guān)重要。
靈敏系數(shù)是應變片最核心的參數(shù)之一,它表示應變片承受單位應變時電阻相對變化的比值,通常用 K 表示。常見的金屬應變片靈敏系數(shù)多在 2.0 左右,這個數(shù)值并非固定不變,會受應變片材料、制造工藝及粘貼工藝影響。實際應用中,靈敏系數(shù)的準確性直接決定稱重精度,若選用的應變片靈敏系數(shù)與設計值偏差較大,會導致傳感器輸出信號失真,比如在工業(yè)衡器中可能出現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)漂移,因此需根據(jù)傳感器的精度要求嚴格篩選。
應變片的標稱電阻值同樣關(guān)鍵,市面上主流規(guī)格有 120Ω、350Ω、1000Ω 等。電阻值選擇需結(jié)合傳感器的功耗與信號輸出需求,低阻值應變片(如 120Ω)在相同激勵電壓下電流更大,適合對信號強度要求高的場景,但會增加傳感器功耗;高阻值應變片(如 1000Ω)則更適用于低功耗設備,不過對測量電路的靈敏度要求更高。例如在便攜式稱重設備中,為延長續(xù)航時間,常選用 350Ω 或更高阻值的應變片。
應變極限是衡量應變片工作能力的重要指標,指應變片能夠準確轉(zhuǎn)換應變的最大應變值。超過該極限,應變片的電阻變化與應變將不再保持線性關(guān)系,導致測量誤差劇增。不同類型應變片的應變極限差異較大,金屬應變片通常在 1%~5%,而半導體應變片因脆性較高,應變極限相對較低。在動態(tài)稱重場景中,如物流分揀線的快速稱重,物體沖擊可能產(chǎn)生瞬時大應變,此時需選擇應變極限更高的應變片,避免傳感器損壞或測量失效。
溫度特性對應變片的穩(wěn)定性影響顯著,主要包括零點溫度系數(shù)和靈敏度溫度系數(shù)。零點溫度系數(shù)指環(huán)境溫度變化時,應變片在無應變狀態(tài)下電阻變化的程度,若該系數(shù)過大,會導致傳感器零點漂移,比如在高溫環(huán)境下工作的稱重傳感器,可能出現(xiàn)空秤時顯示非零數(shù)值的情況。靈敏度溫度系數(shù)則反映溫度變化對靈敏系數(shù)的影響,溫度波動會改變應變片的信號轉(zhuǎn)換效率。為降低溫度影響,實際應用中常采用溫度補償措施,如選用具有自補償功能的應變片,或在傳感器內(nèi)部設置補償電路。
此外,應變片的蠕變特性也需關(guān)注,它指在恒定應變作用下,電阻值隨時間緩慢變化的現(xiàn)象。蠕變會導致稱重傳感器長時間測量后出現(xiàn)精度下降,尤其在靜態(tài)稱重場景中,如倉儲貨物的長時間靜置稱重,需選擇蠕變較小的應變片,通常優(yōu)質(zhì)應變片的蠕變值可控制在 0.1% 以內(nèi)。
在實際選型時,需綜合考慮應用場景的精度要求、環(huán)境溫度、功耗限制及動態(tài)特性等因素。例如在高精度實驗室稱重中,優(yōu)先選擇靈敏系數(shù)穩(wěn)定、溫度系數(shù)小的應變片;在惡劣工業(yè)環(huán)境中,則需側(cè)重應變極限與抗溫性能。只有確保應變片參數(shù)與稱重傳感器的設計需求高度匹配,才能充分發(fā)揮傳感器的性能,保障重量測量的準確性與穩(wěn)定性。
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