懸臂梁稱重傳感器技術定義與工程規范

一、核心定義

懸臂梁稱重傳感器（Cantilever Beam Load Cell）是基于彈性彎曲原理的單點式測力裝置，其技術本質為：

1. 結構特性

• 單端固定梁結構（自由端位移量0.1-5mm）

• 等強度梁設計（最大應變2000-3000με）

• 多應變計布局（4-8片全橋配置）

2. 力學性能

• 量程范圍：10g-500kg（非線性＜0.03%FS）

• 抗偏載能力：側向力影響＜0.05%FS

• 固有頻率：100Hz-1kHz（取決于量程）

二、關鍵性能參數

三、典型結構類型

1. 標準懸臂式

1. 復合型變體

• 雙梁對稱結構（抗扭剛度提升50%）

• 微型MEMS版（硅基蝕刻，量程＜10N）

• 防水型（IP68封裝，水下50m工作）

四、信號處理系統

1. 測量鏈構成

• 激勵電壓：10V±0.1%（6線制補償）

• 信號調理：0.1-100Hz可編程濾波

• AD轉換：24位Σ-Δ（ENOB≥21位）

2. 智能補償

• 動態溫度補償（3D熱場建模）

• 非線性校正（32段分段線性化）

• 自動零點跟蹤（＜±0.002%FS/24h）

五、安裝技術規范

1. 機械安裝

• 固定端剛度＞100×傳感器剛度

• 加載點位置誤差＜±0.5mm

• 預載力控制（1-3%FS）

2. 環境適應性

• 防護等級：IP67（防塵防水）

• 抗振動：5-2000Hz，20g峰值

• EMC防護：30V/m射頻場抗擾

七、智能診斷系統

1. 健康監測

• 應變計完整性（阻抗變化監測）

• 彈性體疲勞（S-N曲線跟蹤）

• 環境腐蝕（濕度傳感器）

2. 預測維護

• 剩余壽命計算（Miner準則）

• 性能退化預警（趨勢分析）

• 遠程校準（IoT平臺）

該定義符合JJG 391-2009稱重傳感器檢定規程，最新光纖光柵（FBG）技術版本可實現0.01%FS的長期穩定性。在動態稱重領域，配合5G傳輸時延＜1ms，成為智能制造的核心測量元件。典型應用包括：

• 自動化配料系統（±0.05%批次精度）

• 機器人末端力控（1kHz采樣率）

• 藥品分裝秤（GMP認證設計）