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传感器在称重仪中的并联使用

发布时间:2018-05-25 09:40:20 浏览量:

传感器在称重仪中的并联使用介绍:

1.承载重量决定所需传感器

在称重仪中尤其是大量程称重的称重仪中,都使用多只传感器,其中以4只传感器居多,这主要是由于多只传感器并联后虽然不增加输出电压,但却可以增加1.承载重量决定所需传感器

在料斗秤中尤其是大量程称重的称重仪中,都使用多只传感器,其中以4只传感器居多,这主要是由于多只传感器并联后虽然不增加输出电压,但却可以增加称重仪的称重量程,因此,传感器所需只数完全由支撑料斗秤的重量需要来确定。如图1所示,由于现场安装条件的限制,4只传感器不能均匀分布在称重仪的四角,只能是前面后面各两只,分别为12号传感器和34号传感器。在理想状况下,多只传感器并联使用是方便可靠精确的,但在实际使用时,由于客观条件造成的角差、并联附加误差应最大限度消除。

2.传感器自身因素对料斗秤的影响

称重仪自动计量系统中使用的柱式称重传感器,在出厂时都已进行检验,并张贴检验合格的标志,许多用户买回后还要进行二次检验,即使如此,每只传感器之间仍存在一定的误差。在4只称重传感器组成的称重仪计量系统中,显然无法做到每只传感器的输出阻抗和灵敏度都一致,这既不符合实际情况,又不利于后期传感器的更换。理想情况下多传感器的并联输出电压是每只传感器的算术平均值,但当称重传感器的灵敏度和输出阻抗不相等时,会给系统造成并联方式下的附加误差。通过对并联等效电路进行分析,首先按两只传感器并联进行计算分析,Ri1Ri4分别代表传感器输出阻抗,Us1Us4分别代表输出信号源,R代表理想状态下的输出阻抗,abcd分别代表实际阻抗与理想阻抗的相对值,Ri1=R(1-a)Ri2=R(1-b)Ri3=R(1-c)Ri4=R(1-d)I代表流过Ri1Ri2的电流,根据欧姆定律:

I=(Us1-Us2)/(Ri1+Ri2)(1)

U0=I×Ri2+Us2(2)

将式(1)代入式(2)可得,

U0=(Us1Ri2+Us2Ri1)/(Ri1+Ri2)(3)

将具有公差相对值的阻抗代入式(3),得

U0=Us1×R(1-b)+Us2×R(1-a)/R(1-a)+R(1-b)

U0=Us1(1-b)+Us2(1-a)/(2-a-b)(4)

对式(4)分子分母同乘以(2+a+b),得

U0=(2+a+b)Us1×(1-b)+Us2((1-a)/2+(a+b)〕〔2-(a+b)

整理后,略去最小项,得

U0=1/2×〔Us1(1+a/2-b/2)+Us2(1+b/2-a/2)(5)

同理,4只传感器并联,可得

U0=1/4Us1(1+3a/4-b/4-c/4-d/4)+Us2(1+3b/4-a/4-c/4-d/4)+Us3(1+3c/4-a/4-b/4-d/4)+Us4(1+3d/4-a/4-b/4-c/4)(6)

通过以上分析,只有传感器本身的灵敏度和输出阻抗完全一致时,传感器并联后才能得到各传感器的算术平均值,即U0=1/4(Us1+Us2+Us3+Us4),这也从本质上解释了多传感器并联使用时产生并联附加误差的根本原因。的称重量程,因此,传感器所需只数完全由支撑料斗秤的重量需要来确定。如图1所示,由于现场安装条件的限制,4只传感器不能均匀分布在料斗秤的四角,只能是前面后面各两只,分别为12号传感器和34号传感器。在理想状况下,多只传感器并联使用是方便可靠精确的,但在实际使用时,由于客观条件造成的角差、并联附加误差应最大限度消除。

2.传感器自身因素对料斗秤的影响

在料斗秤自动计量系统中使用的柱式称重传感器,在出厂时都已进行检验,并张贴检验合格的标志,许多用户买回后还要进行二次检验,即使如此,每只传感器之间仍存在一定的误差。在4只称重传感器组成的料斗秤计量系统中,显然无法做到每只传感器的输出阻抗和灵敏度都一致,这既不符合实际情况,又不利于后期传感器的更换。理想情况下多传感器的并联输出电压是每只传感器的算术平均值,但当称重传感器的灵敏度和输出阻抗不相等时,会给系统造成并联方式下的附加误差。通过对并联等效电路进行分析,首先按两只传感器并联进行计算分析,Ri1Ri4分别代表传感器输出阻抗,Us1Us4分别代表输出信号源,R代表理想状态下的输出阻抗,abcd分别代表实际阻抗与理想阻抗的相对值,Ri1=R(1-a)Ri2=R(1-b)Ri3=R(1-c)Ri4=R(1-d)I代表流过Ri1Ri2的电流,根据欧姆定律:

I=(Us1-Us2)/(Ri1+Ri2)(1)

U0=I×Ri2+Us2(2)

将式(1)代入式(2)可得,

U0=(Us1Ri2+Us2Ri1)/(Ri1+Ri2)(3)

将具有公差相对值的阻抗代入式(3),得

U0=Us1×R(1-b)+Us2×R(1-a)/R(1-a)+R(1-b)

U0=Us1(1-b)+Us2(1-a)/(2-a-b)(4)

对式(4)分子分母同乘以(2+a+b),得

U0=(2+a+b)Us1×(1-b)+Us2((1-a)/2+(a+b)〕〔2-(a+b)

整理后,略去最小项,得

U0=1/2×〔Us1(1+a/2-b/2)+Us2(1+b/2-a/2)(5)

同理,4只传感器并联,可得

U0=1/4Us1(1+3a/4-b/4-c/4-d/4)+Us2(1+3b/4-a/4-c/4-d/4)+Us3(1+3c/4-a/4-b/4-d/4)+Us4(1+3d/4-a/4-b/4-c/4)(6)

通过以上分析,只有传感器本身的灵敏度和输出阻抗完全一致时,传感器并联后才能得到各传感器的算术平均值,即U0=1/4(Us1+Us2+Us3+Us4),这也从本质上解释了多传感器并联使用时产生并联附加误差的根本原因。