HBM称重传感器的安装和应用

1、 HBM称重传感器的几种典型的安装形式
1.1 立式装填容器 
对液体、散装货物等匀质物体， 有二个固定基座和一个传感器的配置是可行的。条件是容量构造对称， 并且装填物重心线在整个装填过程中近似地在一条垂直线上。其他情况， 尤其在更高的精度时， 则必       须配备三个或更多的传感器。
1.1.1传感器的刚性安装

传感器的刚性安装 
这一在承重体上的简单地刚性安装传感器的结构一般不予推荐， 这种结构不能使传感器避免由于装载状况变化, 振动, 温度变化引起的变形而带来的测量误差。
1.1.2安装有二个支承体和一个传感器的立罐容器

安装有二个支承体和一个传感器的立罐容器
这一测量系统应用一个摆式传感器和二个固定支承， 它们同时也起固定立罐容器的作用，这一低价位的结构使传感器避免一定的测量误差。

1.1.3支撑在三个或四个传感器上的立罐容器

支撑在三个或四个传感器上的立罐容器
的装填状况大多数用三个传感器上作测量元件,然而在直角对称结构中也可见四点配置， 尽管这一布置因其超自由度及价格较贵在原理上不为*， 但另一方面它们很容易被设计者想到。尽管双摇柱弹性支承体不需要导杆, 但多数需要与固定的限止器组合。对特别高的立罐， 在上面部分要求安装附加的导杆， 在图例中园棍杆用较小的预紧力预紧。固定的挡杆在这种位置只要很小的不可避免的错位便会触及立罐， 由此通过接触摩擦导致附加力。此处一般不推荐使用滚动挡子或绳索导引器。

1.1.4使用三种不同称重模块上的立罐

使用三种不同称重模块上的立罐
三个称重模块， 其导杆外切于结构外缘， 使罐不需其他措施，而保持水平稳定。同样也具有防抬升保护可防止立罐倾覆。以此在露天建设中不需很多结构细节， 这个图例展示了小、中、大负荷的称重模块。
使用标准的称重模块可以简化结构，可极大节省结构的化费，但必须考虑承载面的平行性、高度对齐等等细节。

1.1.5应用称重模块上的带轮缘的立罐

应用称重模块上的带轮缘的立罐
实践中通常发现圆形立罐的外壳一般达到底部， 以保证整个结构的稳定性， 此时需要特殊的安装方式正确地安装传感器。
上图显示用传感器来测量的这一结构的原理， 这一方案即使对已建好的设备也相对易于实现。紧固件安装或焊接在罐的内壁。通过它将重量导入传感器。当然称重模块也包含抬升保护(图7－ 12中为清晰起见没画出来)。    
即使结构的小的抬升已足以使整个重量导入传感器。所以在此结构中需要一圆形密封圈来密封， 它非常柔软不足以产生附加力。

1.1.6安装有四个传感器的装填站的矩形仓

安装有四个传感器的装填站的矩形仓
在装填站， 来自传送机构、装填和下卸设备的振动， 且当称量仓为可动设备的一部分时， 由于加速度的影响， 会使矩形仓很不稳定， 这还不考虑大质量的散装物投落进仓时， 通过落在斜的侧面上引起的极大的侧向力。这一情况下， 特别需要预先考虑预紧力的稳定的导杆固定。有时侯在无需称量时, 秤容器被固定保持， 仅在称量时是自由的。直角对称的结构极有利于稳定， 因此也在多数传感器安装中被采纳。同时传感器一般带有弹性支承体， 如摆式传感器。
1.2悬挂式称重罐
悬挂式称重罐常常以更简单的柔性的园棍拉式机构消除或减少自归中问题和高度调节问题。除了常常要求的坠落保护外， 防止摆动和旋转的导杆是必要的。
1.2.1 挂有二个或三个传感器的悬挂式称重罐
挂有二个或三个传感器的悬挂式称重罐
总的来说简单的结构要求更多的切向布置的导杆， 在应力很小的情况下， 可由侧向的下面的管子承担。
1.2.2单个传感器中心悬挂的结构
单个传感器中心悬挂的结构
1.3卧式储罐
对于多数情况下， 液体重心位置点的移动与装载高度呈线性关系。因此在一个鞍座下面安装传感器而在另二个鞍座下面安装固定基座就可满足相对简单的装载情况的测量。  理想化的卧式储罐将重量平分在一个双摇柱摆式传感器和二个固定支座上， 正常情况其它的固定是不必要的。对很长的卧式液罐而言， 应加辅助保护， 以防止传感器被侧向力撞倒， 例如用机械阻档限制罐鞍上的二个端点。
卧式储罐
如何降低HBM扭矩测量的不确定性
在很多应用中，例如大功率涡轮机或是药罐的螺紧力测量中，扭矩都是zui重要的测量量。原理上讲，扭矩是力和力臂的乘积，但是对于高精度扭矩测量来说，尤其是旋转应用中，需要高精度扭矩传感器来实现。
本文的应用着重于大型涡轮发动机的扭矩测试，尤其是喷气发动机。该项目是希望创建一个测试台，通过获得的扭矩数据，来对 涡轮发动机进行优化，以提高燃油效率。因此获得的扭矩测量数据是本项目的重要组成部分。
测试需要量程为 200 N.m, 1 kN.m, 2 kN.m, 和 130 kN.m 的扭矩传感器。三个小量程的扭矩传感器具有相同的几何尺寸，转速高达 22,000 RPM。zui大的扭矩传感器的转速为 4,000 RPM。和测试台的其他部分相同，扭矩传感器需要极为可靠且耐用。因为其往往会运行数个月之久。防止出现某个输出失败，每个传感器都带有两个独立扭矩输出，并进行备份。
之前，测试台采用非旋转扭矩测量技术 - 一个力传感器和一个杠杆臂, 通过力与杠杆臂的乘积计算出扭矩。这是已经存在了半个世纪的测试技术，其有自己的优势。例如，校准简单，过载保护相对容易。但有一个zui大的缺点：就是由于力传感器不在旋转轴上，无法实现准确对准，
有 较大的测量误差。
这种方式还有另外一个缺点，就是 低动态响应 (只有 20Hz)，这是因为测力计的质量会作为一个低通滤波器，会增加扭矩测量的不确定性。另外，测力计必须要安装在轴承上，转动会对轴承造成摩擦，需要定期维护。
而现在测量技术只需安装扭矩传感器 即可，扭矩传感器由转子和定子组成，通过 无线遥测技术进行供电和数字化信号传输，并且由于采用无接触测量技术，因此是免维护的。
采用在线扭矩传感器有以下几个优点。例如，高动态 - 其 响应频率高达 6kHz，可以测量真实动态扭矩。而传统的杠杆技术的响应频率仅有 20Hz。
另外，无需考虑轴承摩擦和维护的问题。在线传感器提供 更高的动态响应精度。下图显示的是动态扭矩和扭矩平均值的比较。
在线扭矩传感器也有自己的缺点，一个是对中比较困难，另外一个是防止过载。尤其在需要对系统进行标定时，需要修改旋转轴或是移除扭矩传感器。
对于类似的应用在设计和开发阶段需要更多地考虑。如果传感器的转子采用 钛金属 而不是不锈钢，由于 更低的惯性矩，旋转扭矩传感器将更有优势。更轻的钛金属以及更短的长度将使驱动系的整体重量更轻。能够更简单地避免旋转轴在测试过程中的 “临界速度” 问题。临界速度（转速）是一个会使旋转轴变得不稳定的点，会产生 谐波振动。更短，刚度更高，更轻的重量 是为了避免不必要的振动和跳动，其会加大测量的不确定性，并增大系统失效的可能性。在线扭矩传感器一般都采用 交流激励 以提高传感器的 抗干扰能力。这将会提高扭矩测量的精度，尤其在非常低的转速下。
为满足客户不同的测试要求，HBM 可以为客户定制扭矩传感器。包括更高的精度，双输出，长度以及非螺栓式等。

            无轴承的设计能够降低客户的维护费用。两个应变桥路能够获得更高的测量精度。钛金属转子可以减少传感器重量并提升转速等级。定制化长度和非螺栓安装方式可以将临界速度排除在测量范围之外。这些方式都可以降低测量的不确定性并提高精度。让客户获取更可靠的数据来提高产品效率。zui近，我们已经将定制传感器的方案进行了标准化，能够满足客户更高精度，更高转速的多方面要求。