CN107271007A - 大量程高精度电磁测重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大量程高精度电磁测重传感器，包括平衡梁，平衡梁的两侧分别为被测部和测重部，被测部和测重部之间设有用于与支撑件连接的支点部，被测部用于与被测物体连接，测重部用于装设电磁检测组件；测重部与支点部之间设有用于连接配重件的配重部。通过配重块的重量，配重块、被测部与支点部间的距离比可以求得配重块折算到被测部的重量；通过电磁检测组件作用于测重部的力，测重部、被测部与支点部间的距离比可求得电磁检测组件的作用力折算到被测部的重量；这两部分重量相加得到被测物体重量。可以增大大量程高精度电磁测重传感器的量程，还可以通过电磁检测组件精密检测未被配重块抵消掉的重量，从而实现大量程和高精度的测重。

Description

大量程高精度电磁测重传感器

技术领域

本发明涉及一种称重技术，尤其涉及一种大量程高精度电磁测重传感器。

背景技术

目前，随着科学技术的发展，传感器设计技术、敏感材料性能及生产工艺水平不断提高，精密电磁力平衡传感器的性能指标也在不断地提升：相对精度可以达到数百万分之一(有些甚至可以达到数千万分之一)，原始的电磁力直接驱动的结构型式也在逐渐消失，朝着单级杠杆、多级杠杆以及目前最先进的单模块结构(Mono BlocK)方向发展。

国外在电磁力平衡传感器的研制和生产上，日本、德国、瑞士等国起步较早。早在20世纪80年代初期，这些国家就拥有大批量生产电磁力平衡传感器的能力。目前这些先进工业国家电磁力平衡传感器技术处于国际先进水平，电磁力平衡传感器的产量占全世界电子天平产量的很大一部分。

国外的电磁力平衡传感器技术及工艺水平已经十分成熟，可以生产出单模块结构的电磁力平衡传感器。但是，国内的电磁力平衡传感器技术则停留在上世纪七八十年代的水平，生产的电磁力平衡传感器主要依据国外的电磁力平衡传感器仿制而成。电磁力平衡传感器由磁钢、基座、簧片和平行支架等部分组装而成。由于传感器参数的测量误差以及材料和加工水平的差异，国内的电磁力平衡传感器虽然可以做到与国外电磁力平衡传感器外型上一致，但性能则远远达不到国外水平。

此外，国内生产的电磁力平衡传感器内部结构复杂、部件连接件多、装配复杂、技术含量低、研发水平不高、工艺水平低等，这些根本问题还未得到有效解决，尤其是缺少一套完整的结构设计、材料选用以及磁路设计分析理论。国内电磁力平衡传感器设计技术仅仅停留在仿制水平上，并未吸收国外电磁力平衡传感器设计的精髓，这样大大制约了精密电磁力平衡传感器以及国内电子天平行业的发展，满足不了国内的市场需求，制约了社会经济的发展。

另外，现在常用的电磁传感器量程不足1KG，而常规的应变片传感器精度上只有0.02％，远远无法满足市场需求。

综上，现有的电磁测重装置存在以下缺陷：

(1)内部结构复杂、部件连接件多、装配复杂；

(2)量程小，精度低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大量程高精度电磁测重传感器，其能解决现有的大量程高精度电磁测重传感器内部结构复杂、部件连接件多、装配复杂，量程小，精度低的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种大量程高精度电磁测重传感器，包括平衡梁；所述平衡梁的两侧分别为被测部和测重部，所述被测部和测重部之间设有用于与支撑件连接的支点部，所述被测部用于与被测物体连接，所述测重部用于装设电磁检测组件；所述测重部与所述支点部之间设有用于连接配重件的配重部。

进一步地，所述配重部上设有刻度或丝杠，所述配重件可移动地连接于所述配重部。

进一步地，所述大量程高精度电磁测重传感器还包括支撑件，所述支撑件连接于所述支点部。

进一步地，所述大量程高精度电磁测重传感器还包括载荷件和电磁检测组件；所述载荷件连接于所述被测部，所述电磁检测组件装设于所述测重部。

进一步地，所述电磁检测组件包括电磁件和控制器，所述平衡梁与所述电磁件相应的位置处设有磁吸部；所述控制器用于控制流向所述电磁件的电流。

进一步地，所述电磁检测组件还包括位置传感器，所述位置传感器与所述控制器电性连接，所述位置传感器用于检测所述测重部的位置。

进一步地，所述电磁检测组件还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电性连接，所述温度传感器用于检测所述电磁件的温度。

进一步地，所述大量程高精度电磁测重传感器还包括水平检测器，所述水平检测器设于所述大量程高精度电磁测重传感器的外侧。

进一步地，所述被测部设有校准器。

进一步地，所述支撑件为支撑台或支撑挂架。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过配重块的重量，配重块、被测部与支点部间的距离比值可以求得配重块折算到被测部的重量；通过电磁检测组件作用于测重部上的力，测重部、被测部与支点部间的距离比值可以求得电磁检测组件的作用力折算到被测部的重量；这两部分重量相加即得到被测物体的重量。一方面通过配重块可以增大大量程高精度电磁测重传感器的量程，另一方面还可以通过电磁检测组件精密检测未被配重块抵消掉的较轻的重量，从而实现大量程和高精度的测重。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的平衡梁的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的大量程高精度电磁测重传感器的结构示意图。

图中：100、平衡梁；110、被测部；120、测重部；130、支点部；140、配重部；150、磁吸部；160、水平检测器；170、限位块；200、支撑件；300、电磁检测组件；310、电磁件；320、控制器；330、位置传感器；340、温度传感器；101、载荷件；102、限位结构；10、被测物体；20、配重件；30、校准器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

如图1为一种用于大量程高精度电磁测重传感器的平衡梁100。平衡梁100的两侧分别为被测部110和测重部120，被测部110和测重部120之间设有用于与支撑件200连接的支点部130，被测部110用于与被测物体10连接，测重部120用于装设电磁检测组件300；测重部120与支点部130之间设有用于连接配重件20的配重部140。

平衡梁100与支撑件200可以构成一个杠杆结构，可以起到放大或缩小被测物体10的重量的作用；放大被测物体10重量可以达到高精度的测重，缩小被测物体10的重量可以实现大量程。

在本实施例中，平衡梁100的支点部130靠近于被测部110，可以起到放大被测物体10重量从而提高测重精度的作用。

配重部140连接上配重块后，可以抵消大部分被测物体10的重量，然后电磁检测组件300作用于测重部120，使平衡梁100平衡下来；电磁检测组件300获取作用于测重部120上的力的大小，即可求得配重块未抵消掉的被测物体10的重量；根据这部分重量和配重块抵消掉的重量即可以求得被测物体10的重量。

具体的，通过配重块的重量，配重块、被测部110与支点部130间的距离比值可以求得配重块折算到被测部110的重量；通过电磁检测组件300作用于测重部120上的力，测重部120、被测部110与支点部130间的距离比值可以求得电磁检测组件300的作用力折算到被测部110的重量；这两部分重量相加即得到被测物体10的重量。

一方面通过配重块可以增大应用本发明提供的平衡梁100的大量程高精度电磁测重传感器的量程，另一方面还可以通过电磁检测组件300精密检测未被配重块抵消掉的较轻的重量，从而实现大量程高精度电磁测重传感器的大量程和高精度。

作为本发明的进一步改进，配重部140上设有刻度或丝杠，配重件20可移动地连接于配重部140。

配重部140上设有刻度或丝杠，可以得到配重块的位置，即配重块与支点部130间的距离。配重件20可由丝杆、电机等驱动作用在配重部140上移动，调节配重块与支点部130间的距离。进一步地，还可以通过调节配重块的重量调整量程。

实施例二

如图2所示的大量程高精度电磁测重传感器，包括前述的平衡梁100，还包括支撑件200，支撑件200连接于支点部130。在本实施例中，支撑件200为支撑台，平衡梁100的支点部130可转动的连接于支撑台；在另一实施例中，支撑件200为支撑挂架，平衡梁100的支点部130可转动的连接于支撑挂架上。

称重原理与实施例一的描述相同，不再赘述。

本发明一方面通过配重块增大大量程高精度电磁测重传感器的量程，另一方面还通过电磁检测组件300精密检测未被配重块抵消掉的较轻的重量，从而实现大量程高精度电磁测重传感器的大量程和高精度。

进一步地，大量程高精度电磁测重传感器还包括载荷件101和电磁检测组件300；载荷件101连接于被测部110，电磁检测组件300装设于测重部120。在本实施例中，载荷件101为铰接于被测部110上方的托盘式的结构，在另一实施例中，载荷件101吊挂于被测部110下方。

优选的，载荷件101铰接于被测部110上方时，载荷件101外侧设有限位结构102，使载荷件101上的重量竖直作用于被测部110上。

具体的，电磁检测组件300包括电磁件310和控制器320，平衡梁100与电磁件310相应的位置处设有磁吸部150；控制器320用于控制流向电磁件310的电流。

电磁件310可以是带铁芯的电磁铁，控制器320控制流向电磁件310的电流，从而调整其磁力大小，作用于平衡梁100上的磁吸部150，使得平衡梁100最终恢复至平衡位置。通过平衡时的流向电磁件310的电流，可以计算出作用于磁吸部150的力的大小，从而换算得到未被配重块抵消掉的被测物体10的重量。

优选的，电磁件310采用电流与磁场强度高度线性的电磁装置。

进一步地，电磁检测组件300还包括位置传感器330，位置传感器330与控制器320电性连接，位置传感器330用于检测测重部120的位置。

位置传感器330可以通过光电式的、电磁式的传感器实现，通过检测测重部120的光或磁的强弱，反馈给控制器320，由控制器320计算流向电磁件310的电流，调整电磁件310的磁力大小，使平衡梁100更快更精准的恢复平衡，缩短测重时间。例如当测重部120位于较高的位置时，可以适当加大流向电磁件310的电流，向下吸引磁吸部150；当测重部120位于偏低的位置时，可以向上排斥磁吸部150。

作为本发明的进一步改进，电磁检测组件300还包括温度传感器340，温度传感器340与控制器320电性连接，温度传感器340用于检测电磁件310的温度。

通过温度可以更加精确认识电磁件310的电磁特性，从而更精细的对电流进行调节和检测，以进一步提高测量精度。进行温度补偿，温度信号输出至控制器320可以拟合更高的精度。另一方面还可以防止电磁件310过热。

进一步地，大量程高精度电磁测重传感器还包括水平检测器160，水平检测器160设于大量程高精度电磁测重传感器的外侧，如上表面或面向使用者的一侧。可以检测大量程高精度电磁测重传感器是否安装水平，从而提高安装精度，提高最终测量效果。

进一步地，被测部110设有校准器30。在本实施例中，校准器30可以通过电机向被测部110配制标准砝码，从而可以自动校准大量程高精度电磁测重传感器，消除零漂。

优选的，平衡梁100的下方还设有限位块170，以避免平衡梁100运动位移过大。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：包括平衡梁；所述平衡梁的两侧分别为被测部和测重部，所述被测部和测重部之间设有用于与支撑件连接的支点部，所述被测部用于与被测物体连接，所述测重部用于装设电磁检测组件；所述测重部与所述支点部之间设有用于连接配重件的配重部。

2.如权利要求1所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述配重部上设有刻度或丝杠，所述配重件可移动地连接于所述配重部。

3.如权利要求1所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：还包括支撑件，所述支撑件连接于所述支点部。

4.如权利要求1所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：还包括载荷件和电磁检测组件；所述载荷件连接于所述被测部，所述电磁检测组件装设于所述测重部。

5.如权利要求4所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述电磁检测组件包括电磁件和控制器，所述平衡梁与所述电磁件相应的位置处设有磁吸部；所述控制器用于控制流向所述电磁件的电流。

6.如权利要求5所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述电磁检测组件还包括位置传感器，所述位置传感器与所述控制器电性连接，所述位置传感器用于检测所述测重部的位置。

7.如权利要求5所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述电磁检测组件还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电性连接，所述温度传感器用于检测所述电磁件的温度。

8.如权利要求1-7中任一项所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：还包括水平检测器，所述水平检测器设于所述大量程高精度电磁测重传感器的外侧。

9.如权利要求1-7中任一项所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述被测部设有校准器。

10.如权利要求1-7中任一项所述的大量程高精度电磁测重传感器，其特征在于：所述支撑件为支撑台或支撑挂架。