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產品品牌：HBM
產品名稱：HBM WE2107稱重儀表
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傳感器相關知識：
出產過程監(jiān)督和控制中要用到多種自動化儀表、面臨越來越惡劣的環(huán)境，為解決干擾，儀表接進的隔離端子必需達到兩個基本要求：是解決各種設備、儀表"地"之間的差，即信號參考點的電位差；第二是電磁兼容。
一 電氣隔離和電磁兼容--隔離端子抗干擾的基本要求
1. 電氣隔離的兩個原則
不同設備儀表的、帶有不同共模的信號輸進到DCS、PLC等 控制系統(tǒng)，如果不加處理而直接聯進，可能泛起因信號具有"共模不同"的干擾。所謂" 共模不同"主要指信號間的參考點電位差。隔離端子的輸進/輸出電氣隔離特性使它按捺共模信號的能力很強，它可將帶有共模的信號經由隔離輸出成為不含共模的 信號。所以只要在每路外部信號和控制系統(tǒng)的采集板之間插進隔離端子就能解決這個標題題目。
還有一種情況，要求一個信號既能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給變頻器之類的設備。這時除了輸進和輸出隔離之外，要求2個輸出之間相互隔離以消除設備互擾。此時可使用隔離式信號分配器，如圖1的WS15242。
綜上所述，解決參考點電位差類型的干擾要遵循兩個原則。：外部設備信號與中央處理系統(tǒng)(例如PLC、DCS)之間要進行電氣隔離。
第二：外部信號(對系統(tǒng)的接口而言，不管是接收來的信號仍是向外發(fā)出的信號)之間要相互電氣隔離。系統(tǒng)安裝遵循了這兩個原則，就能完全克服因為參考點電位差引進的干擾。
大多數隔離端子都要外加工作電源， 一般為DC 24V或AC 220V。這個電源在為輸進、輸出部門供電時必需確保在電氣上與輸進/輸出兩個部門隔離。這種輸進/輸出/外加工作電源之間相互隔離的產品稱為全隔離端 子。從理論上講，這種供電方式無論隔離端子數量多少，均可用一臺電源供電。這樣的連接符合上述兩個原則。
2. 電磁兼容
根據國際電工委員會(IEC)定義，電磁兼容(EMC)是電子設備的一種功能。電子設備在電磁環(huán)境中能完成其功能，而不產生不能容忍的干擾。
按EMC尺度，要求隔離端子達到：在電磁干擾環(huán)境中能正常工作，無機能降低或故障，保證度、不亂性等參數變化在劃定范圍內。同時隔離端子作為電磁騷擾源而產生的電磁強度也要控制在劃定范圍內，減弱它對環(huán)境的電磁污染。WE2107稱重儀表廠家
國際電工委員會(IEC)在1997年和1999年發(fā)布了關于工業(yè)環(huán)境中的抗擾度試驗、工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射尺度作為電磁兼容通用尺度。我國也發(fā)布了與 它等同的文件：GB/T17799.2-2003和GB17799.4-2001。歐盟CE也有同樣尺度，規(guī)范進進歐盟市場的產品。這些文件也是隔離端子 應該達到的尺度。
形成電磁干擾后果必需具備3個基本要素，即電磁騷擾源、耦合通道、敏感設備。EMC設計的任務就是減弱騷擾源能量、堵截耦合通道、提高設備對電磁干擾 的抵擋能力。隔離端子的EMC也要從設計做起。因為它屬于處理信號的儀表，功率小，對外發(fā)射能量也低。在設計上只要稍加注意減弱產品對環(huán)境的電磁污染，" 工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射尺度"要求比較等閑達到。它的設計重點在提高對電磁騷擾的抵擋能力。圖2給出兩種隔離端子在射頻調幅電磁場試驗中輸出信號的變化情況，用 以說明電磁兼容的重要性。
二 應用選擇
1. 依據接口選擇產品
工業(yè)過程控制中常見的信號是4～20mA、0～10V，壓力、溫度、流量等物理量要轉換成4～20mA、0～10V信號送計算機處理。將這些物理量 轉換為4～20mA、0～10V信號的設備稱為變送器。圖3為隔離溫度變送器應用連線圖。圖中Pt100是以電阻變化體現溫度變化的溫度傳感器，所以連接線的引線電阻會引進誤差。WS9050、WS2050這類變送器具有長線補償功能，可消除引線電阻的誤差并有線性化功能，確保轉換度。
WS2050這類二線制變送器，它的電源與輸出共"地"，沒有隔離。當多個Pt100經由多路WS2050輸送到PLC時，雖然輸出共用一個 24V電源，只要輸出接到有共同參考點的模擬量輸進板，這種連接就符合本文上述指出的兩個原則。需要注意的是：多路WS2050接到不同的PLC就要使用 各自的24V電源。
①檢測距離長
如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現其他檢測手段（磁性、超聲波等）無法離檢測。
②對檢測物體的限制少
由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃。塑料。木材。液體等幾乎所有物體進行檢測。
③響應時間短
光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間短。
④分辨率高
能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。
⑤可實現非接觸的檢測
可以無須機械性地接觸檢測物體實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。
⑥可實現顏色判別
通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。
⑦便于調整
在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。
我們統(tǒng)稱速度傳感器是指單位時間內位移的增量就是速度。速度包括線速度和角速度，與之相對應的就有線速度傳感器和角速度傳感器。
旋轉式速度傳感器的結構和特征
旋轉式速度傳感器按安裝形式分為接觸式和非接觸式兩類。
（1）接觸式
旋轉式速度傳感器與運動物體直接接觸，這類傳感器的工作原理如圖6所示。當運動物體與旋轉式速度傳感器接觸時，摩擦力帶動傳感器的滾輪轉動。裝在滾輪上的轉動脈沖傳感器，發(fā)送出一連串的脈沖。每個脈沖代表著一定的距離值，從而就能測出線速度V。
設D為滾輪直徑，單位為mm，滾輪每轉輸出πD個脈沖，則1個脈沖代表著1mm的距離值。設在時間t內脈沖計數為n，則線速度v為：WE2107稱重儀表價格
轉動脈沖傳感器產生脈沖的方式由表及里光電、磁電、電感應等多種。
每個脈沖代表的距離（mm）稱為脈沖當量。為了計算方便，脈沖當量常設定為距離mm的整數倍，這是正確使用傳感器的關鍵。
接觸式旋轉速度傳感器結構簡單，使用方便。但是接觸滾輪的直徑是與運動物體始終接觸著，滾輪的外周將磨損，從而影響滾輪的周長。而脈沖數對每個傳感器 又是固定的。影響傳感器的測量精度。要提高測量精度必須在二次儀表中增加補償電路。另外接觸式難免產生滑差，滑差的存在也將影響測量的正確性。因此傳感器 使用中必須施加一定的正壓力或著滾輪表面采用摩擦力系數大的材料，盡可能減小滑差。
（2）非接觸式
旋轉式速度傳感器與運動物體無直接接觸，非接觸式測量原理很多，以下僅介紹兩點，供參考。
［1］光電流速傳感器
如圖7所示，葉輪的葉片邊緣貼有反射膜，流體流動時帶動葉論旋轉，頁輪每轉動一周光纖傳輸反光一次，產生一個電脈沖信號?？捎蓹z測到的脈沖數，計算出 流速。使脈沖數與葉輪轉速再與流速建立關系。利用標定曲線V=kn+c計算流速V。其中：k為變換系數：c為預置值，n為葉輪轉速?？蓪⑷~輪的轉速直接換 算成流速。
電荷輸出型加速度計不適合用于低頻測量
由于低頻振動的加速度信號都很微小，而高阻抗的小電荷信號容易受干擾；當測量對象的體積越大，其測量頻率越低，則信號的信噪比的問題更為突出。因此在目前帶內置電路加速度傳感器日趨普遍的情況下應盡量選用電噪聲比較小，低頻特性優(yōu)良的低阻抗電壓輸出型壓電加速度傳感器。
傳感器的低頻截止頻率
與傳感器的高頻截止頻率類同，低頻截止頻率是指在所規(guī)定的傳感器頻率響應幅值誤差（±5%， ±10% 或 ±3dB）內傳感器所能測量的頻率信號。誤差值越大其低頻截止頻率也相對越低。所以不同傳感器的低頻截止頻率指標必須在相同的誤差條件下進行比較。
低阻抗電壓輸出型傳感器的低頻特性是由傳感器敏感芯體和內置電路的綜合電參數所決定的。其頻率響應特性可以用模擬電路的一階高通濾波器特性來描述，所 以傳感器的低頻響應和截止頻率完全可以用一階系統(tǒng)的時間常數來確定。從實用角度來看，由于傳感器的甚低頻頻率響應的標定比較困難，而通過傳感器對時間域內 階躍信號的響應可測得傳感器的時間常數；因此利用傳感器的低頻響應與一階高通濾波器的特性幾乎一致的特點，通過計算可方便地獲得傳感器的低頻響應和與其對 應的低頻截至頻率。
傳感器的靈敏度，低頻噪聲特性和動態(tài)響應范圍
用于低頻測量的傳感器一般要求有比較高的靈敏度以滿足低頻小信號的測量。但靈敏度的增加往往是有限的。雖然加速度傳感器靈敏度是能達到10V/g 或更高，但是靈敏度高往往帶來其他的負面效應，比如傳感器的穩(wěn)定性，抗過載能力，以及對周邊環(huán)境干擾的敏感性。因此追求過高靈敏度并不一定能解決微小信號 的測量，相反高分辨率和低噪聲的傳感器在工程應用中往往更容易解決實際問題。所以選用具有低電噪聲的傳感器在低頻測量中尤為重要。
為了表明傳感器所能測量的小信號大部分商業(yè)化的加速度計也都提供分辨率或電噪聲指標。國內絕大部分傳感器的寬帶電噪聲指標一般都標為20μV，而 BW-sensor的寬帶電噪聲指標已降低到10μV。然而對低頻小信號測量來說，僅提供寬頻帶的電噪聲并不能完全反映傳感器在低頻范圍內加速度測量的分 辨率；這是因為由內置電路引起的低頻噪聲大小與頻率的倒數成正比，即所謂1/f噪聲，當測量頻率很低時傳感器的電噪聲輸出按指數幅度增長。所以傳感器的低 頻電噪聲的數值與寬帶電噪聲指標是完全不同的而且頻率越低這種差別越明顯。因此用于甚低頻測量的傳感器其分辨率常用傳感器輸出電噪聲的功率譜密度表示。此 指標的實用意義是傳感器在特定頻率下的噪聲大小，其單位是一般用μV/√Hz或μg/√Hz來表示。BW-sensor 內置電路電噪聲功率譜密度的典型值為3μV/√Hz@ 10 Hz。
傳感器的瞬態(tài)溫度響應對低頻測量的影響
由于壓電陶瓷的特性，壓電式加速度計對溫度的突然變化都會產生不同程度的電荷輸出。傳感器的瞬態(tài)溫度響應指標就是衡量傳感器對溫度變化的敏感程度。這 對低頻測量尤為重要。由于低頻測量的信號很小，而傳感器因環(huán)境溫度變化極可能產生與低頻振動信號相當的誤差；這兩種信號在甚低頻范圍內很難區(qū)分，因此如何 減小環(huán)境溫度變化對傳感器輸出的影響在低頻測量中顯得重要。傳感器的瞬態(tài)溫度響應指標單位是g/oC， 表示瞬態(tài)溫度每變化一度所相當的加速度輸出，其值是通過電壓（電荷）輸出和傳感器靈敏度之間的換算得到的。
傳感器的瞬態(tài)溫度響應是由壓電材料直接導致的，因此壓電陶瓷對由溫度突變所致的電荷輸出大小決定了這一指標的好壞。BW-sensor選用目前國外綜 合性能指標好的壓電陶瓷并結合記憶金屬制成的用于低頻測量的加速度傳感器經國防兵器、航天和大型結構多年的使用驗證了傳感器具有優(yōu)越的低頻輸出穩(wěn)定性和 抗干擾性能。實際甚低頻測量中，為了減低環(huán)境溫度變化對傳感器低頻信號輸出的影響，傳感器的外殼盡可能采用隔熱保護套。
傳感器的安裝基座和基座應變對測量的影響
由于低頻測量傳感器對高頻響應的要求不高因此傳感器使用任何種安裝方式一般都能滿足要求。但需要注意兩個問題，其一是傳感器應盡量考慮使用絕緣底座以 避免任何由對地回路引起的噪聲影響測量信號。其二是應考慮傳感器安裝處的被測結構應變對傳感器輸出的影響，即傳感器應變靈敏度大小。剪切結構形式的壓電加 速度傳感器具有良好的基座應變特性，一般都能滿足通常的低頻結構測試。如果結構應變過大對傳感器的測量信號有影響，可通過減小傳感器與被測結構之間的接觸 面積來降低結構應變對傳感器測量帶來的影響。
在嚴酷環(huán)境下工作會降低很多產品的壽命并提高成本，特別是當其中的任何一項基本技術限制了操作的時候。FUTEK高級傳感器技 術公司，通過提高LSM250 型號稱重傳感器的環(huán)境適應能力，開啟了稱重傳感器新的應用領域。設計的稱重傳感器可以在高溫（于鋼結構版本）環(huán)境和低溫環(huán)境下操作，也能夠防 水，抗高濕。操作溫度范圍為-60 到200F（-50到93℃），這個帶扣稱重傳感器還可以同時承受張力和壓力。
LSM250 精度稱重傳感器由2024 鋁制造，承重能力為0.25 到1lb（1.1 至4.5N），大小為1.49 × 0.38 × 0.93inch（37.8 × 9.5 × 23.6mm）。LSM300 精度稱重傳感器由2024鋁制成，承重能力為2.2到100lb（9.8到445N）；或由17-4PH不銹鋼制成的承重能力為 200～500lb（890到2224N），LSM300 型稱重傳感器大小為1.80 × 0.50 × 1.40inch（45.7×12.7×34.8mm）。這兩種稱重傳感器都有6inch長，29AWG，4色編碼聚四氟乙烯導線。它的額定電流輸出值為 2mV/V，同時帶植入式負荷保護。承重能力為0.25到1lb的產品安全超負范圍是50lb，2.2 到100lb 的產品超負范圍為250lb， 200 到500lb 的產品超負范圍是額定輸出值的200％。
金屬薄片型計量傳感器重為1 到3 盎斯，有1000Ω 的高電阻橋架，可在電壓為18V 的交流或直流電環(huán)境下操作。高度（LSM250為0.02％，LSM300為0.05%）的稱重傳感器有非線性、磁滯性和不可重復性的特點，范圍在額 定輸出值± 0.05% 之間。
這些稱重傳感器一般應用在藥包稱重、手握壓力測量儀、機器人技術以及壓力反饋控制設備上。
除了安裝簡單之外，FUTEK公司的LSM300 稱重傳感器以及LSM250 型號具有植入式超負荷保護，可以處理超過一般能力10 倍的負荷，并且在安裝過程中，能夠承受相應的水平壓力。WE2107稱重儀表原理
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