称重传感器中其他八大种类的应用（二）

五、磁极变形式称重传感器

磁极变形式称重传感器铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时，内部产生应力并引起导磁率变化，使绕在铁磁元件（磁极）两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。测量出电压的变化量即可求出加到磁极上的力，进而确定被测物的质量。磁极变形式传感器的准确度不高，一般为1/100，适用于大吨位称量工作。几乎在整个称重传感器市场没有实际的应用。

六、振动式称重传感器

弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比，测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。

振弦式传感器的弹性元件是弦丝。当承重台上加有被测物时，V型弦丝的交点被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力减小。两根弦的固有频率发生不同的变化。求出两根弦的频率之差，即可求出被测物的质量。振弦式传感器的准确度较高，可达1/1000～1/10000，称量范围为100克至几百千克，但结构复杂，加工难度大，造价高。

音叉式传感器的弹性元件是音叉。音叉端部固定有压电元件，它以音叉的固有频率振荡，并可测出振荡频率。当承重台上加有被测物时，音叉拉伸方向受力而固有频率增加，增加的程度与施加力的平方根成正比，测出固有频率的变化，即可求出重物施加于音叉上的力，进而求出重物质量。音叉式传感器耗电量小，计量准确度高达1/10000～1/200000，称量范围为500g～10kg.

七、陀螺仪式称重传感器

从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个钢体，刚体上有一个方向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以，陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。更确切说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自传轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。

陀螺仪的基本部件有：

1.陀螺转子（常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值）。

2.内外框架（或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构。

3.附件（是指力矩马达、信号传感器等）。

转子装在内框架中，以角速度绕X轴稳定旋转，内框架经轴承与外框架联接，并可绕水平轴Y倾斜转动，外框架经万向联轴节与机座联接，并可绕垂直轴Z旋转，转子轴（X轴）在未受外力作用时保持水平状态，转子轴的一端在受到外力作用时，产生倾斜而绕垂直轴Z转动。进动角速度与外力P/2成正比，通过检测频率的方法测出W，即可求出外力大小，进而求出产生此外力的被测物的质量。

陀螺仪式传感器响应时间快（5秒），无滞后现象，温度特性好，振动影响小，频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率（1/100000）和高的计量准确度（1/30000～1/60000）。

八、光纤光栅式称重传感器

光纤光栅式称重传感器属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。

光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量。由于光纤光栅波长对温度与应变同时敏感，即温度与应变同时引起光纤光栅耦合波长移动，使得通过测量光纤光栅耦合波长移动无法对温度与应变加以区分。因此，解决交叉敏感问题，实现温度和应力的区分测量是传感器实用化的前提。通过一定的技术来测定应力和温度变化来实现对温度和应力区分测量。这些技术的基本原理都是利用两根或者两段具有不同温度和应变响应灵敏度的光纤光栅构成双光栅温度与应变传感器，通过确定两个光纤光栅的温度与应变响应灵敏度系数，利用2个二元一次方程解出温度与应变。

实验中所使用的光纤光栅均为BRAGG光纤光栅，其折射率调制周期是均匀的，故满足BRAGG条件，即由以上可知，在排除或者忽略温度变化影响的时候，光纤光栅BRAGG波长的变化仅与应力的变化相关，且是成正比的，根据这一原理即可利用光纤光栅来测量力的变化。

光纤光栅式称重传感器具有以下优点：

1.抗电磁干扰：一般电磁辐射的频率比光波低许多，所以在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响。

2.电绝缘性能好，安全可靠：光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动，因此，适宜于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。

3.耐腐蚀，化学性能稳定：由于制作光纤的材料—石英具有极高的化学稳定性，因此，光纤传感器适宜于在恶劣环境中使用。

4.体积小、重量轻、几何形状可塑。

5.传输损耗小：可实现远距离遥控监测。

6.传输容量大：可实现多点分布式测量。

7.测量范围广：可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、电压、液位等。

就目前而言，光纤光栅式称重传感器大多还处于研究和实验阶段，国内外在这方面都有报道，德国HBM公司已经拥有基于光纤光栅的光学应变计，且成功应用在DB MINDEN公司使用HBM光学应变片进行最新的铁路车辆测试。  

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