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1、电容式高温称重传感器的应用摘要：介绍电容式高温称重传感器的原理、结构、特点，以及在高温环境中补偿的方法。关键词：称重传感器高温电容式称重传感器高温电容式我来自四川省德阳市，德阳市主要以重工业为主，特别是锻造方面。德阳 拥有中国第二重型机械集团公司，以及东方电机厂，东方汽轮机厂。所以，我 今天找了一篇与锻造相关的传感器论文。1、前言：在倡导循环经济的今天，高温环境中的称重技术越来越受到人们 的关注。高温称重传感器是高温称重技术的核心。常用的电阻应变式高温称重 传感器需要采用高温补偿应变计、耐高温贴片胶和耐高温的焊锡、灌封胶等有 机材料，且高温的温度范围小。而电容式高温称重传感器不需要使用有机材料
2、， 同时对基础材料的依赖性较小，制作所需的材料容易解决。电容式高温称重传 感器从原理和结构上解决了电阻应变式高温称重传感器在高温环境中遇到的难 题。电容式高温称重传感器在高温环境下能正常工作的特性，开辟了高温称重 技术的新领域。2、电容式高温称重传感器的原理与结构电容式高温称重传感器是把被称物 体重量转换为电容容量变化的一种传感器。通常为差动变间距电容式称重传感 器，一般采用调频电路。当被称重物差动改变电容的间距而使电容发生变化时， 振荡器的振荡频率发生相应变化，在鉴频器上变换为振幅的变化，经放大转换 成一个直流的高电平信号输出，显示在称重仪表上。这种电容式高温称重传感 器可以测量微米数量级的
3、位移，同时具有非线性小，灵敏度高，抗干扰能力强， 特性稳定的特点。电容式高温称重传感器由传感器电容和陶瓷骨架的稳定电感 器组成的 LC 振荡器、热敏电阻温度传感器、编码器电路、电源、高温双层屏蔽 电缆及补偿接线盒等组成。编码器电路如图 1 所示。3、电容式高温称重传感器的补偿方法采用分段抛物线插值的算法进行线性 化处理。具体方法为在经常使用的高温范围内分 12 个秤量点，逐点进行标定。 为了提高电容式高温称重传感器的稳定性，应进行两个循环的试验，测出电容 式高温称重传感器的输出特性曲线和温度影响曲线，用曲线拟合的法外推出-1 力级的数据并求出各秤量段的抛物线参。将这些参数与温度影响曲线参数一起
4、 写入补偿接盒的 EPROM 中。补偿接线盒具有平衡多个电容式温称重传感器输出 和选择不同长度双层屏蔽电缆的能。高温对称重传感器性能影响的途径有：弹 性体材弹性模量的温度系数、分布电容、电感器的电感量、间基准随温度的变 化，传感器结构材料的热胀冷缩极板间隙的影响等。这些因素对电容式高温称 重传器灵敏度影响的特点是满秤量相对误差与秤量的关呈非线性，当量相对误 差与秤量的关系呈线性。通在高温下对电容式高温称重传感器的标定，确定量 两端（-1 力级和 120%最大秤量）的温度影响曲线，线性插值的方法计算当前温 度下对实际秤量点的偿量。起始点的温度补偿也是通过温度试验取得起点的温 度影响曲线，再根据电
5、容式高温称重传感器实际温度对起始点进行修正。温度 误差校正示意图：补偿算法的参数可以通过理论分析计算，也可采用试验结果得出的经验数 据。造成电容式高温称重传感器滞后的因素有传感器结构（如极板的固定方式、 密封罩的结构形式）、弹性体的应力集中、弹性材料的内摩擦、弹性材料的微 观组织结构（热处理工艺和参数）和传感器的制作工艺过程等。这些因素不但 影响电容式高温称重传感器的输出特性的一致性，也影响电容式高温称重传感 器的温度特性，因此每只电容式高温称重传感器按实际需要在高温下进行标定， 计算出不同的补偿曲线和补偿系数，采用曲线拟合的方法在补偿接线盒内进行 补偿。4 电容式高温称重传感器的特点电容式高
6、温称重传感器的绝缘材料必须 有高的绝缘性能，足够的机械强度，高的形状稳定性及良好的抗湿性能。应考 虑电容式高温称重传感器材料的膨胀系数与金属部件的膨胀系数相匹配。陶瓷 是较理想的绝缘材料。金属部件电极及其支承件也要有较高的形状稳定性，电 容极板内表面必须保持清洁，应防尘。对电容式高温称重传感器的壳体要求刚 性好，且密封。极板尽量薄，在陶瓷材料上蒸镀金属膜作极板。电容式高温称 重传感器采用双层屏蔽等电位传输技术，使双层屏蔽与信号传输导线为等电位， 消除引线与屏蔽层之间的电容。高温双层屏蔽电缆应通过金属软管、金属线管 进入补偿接线盒。补偿接线盒的安装位置应尽可能地避开高温区域。金属软管、 金属线管
7、应采取隔热保护措施。每只电容式高温称重传感器都有一个 EPROM 和 它相对应，更换电容式高温称重传感器时也需更换补偿接线盒中相应的 EPROM，而无需更换称重仪表。克服了电容式高温称重传感器一致性差的不足。为了防止湿度的影响，电容式高温称重传感器应密封起来，采用金属密封结构 并充干燥氮气。5 结束语电容式高温称重传感器是频率量输出，而频率量信号 放大过程不引入误差，测量容易，信号处理过程引入误差的环节少，有利提高 系统的准确度。电容式高温称重传感器自身不发热，不会产生因自身发热而引 起的零漂。每只电容式高温称重传感器都是在不同工作温度下标定的，且有温 度传感器做温度补偿，所以电容式高温称重传感器在高温环境中表现出来的互 换性、计量性能和长期稳定性都远远高于应变式高温称重传感器。电容式高温 称重传感器在高温环境中的应用具有广阔的前景。参考文献：1 唐文炳电子衡器使用与维修中国计量出版社，20042 施汉谦，宋文敏电子秤技术中国计量出版社，19913 衡器原理、安装与调修冶金工业部工人视听教材编辑部，1992
