悬臂梁称重传感器技术定义与工程规范

一、核心定义

悬臂梁称重传感器（Cantilever Beam Load Cell）是基于弹性弯曲原理的单点式测力装置，其技术本质为：

1. 结构特性

• 单端固定梁结构（自由端位移量0.1-5mm）

• 等强度梁设计（最大应变2000-3000με）

• 多应变计布局（4-8片全桥配置）

2. 力学性能

• 量程范围：10g-500kg（非线性＜0.03%FS）

• 抗偏载能力：侧向力影响＜0.05%FS

• 固有频率：100Hz-1kHz（取决于量程）

二、关键性能参数

三、典型结构类型

1. 标准悬臂式

1. 复合型变体

• 双梁对称结构（抗扭刚度提升50%）

• 微型MEMS版（硅基蚀刻，量程＜10N）

• 防水型（IP68封装，水下50m工作）

四、信号处理系统

1. 测量链构成

• 激励电压：10V±0.1%（6线制补偿）

• 信号调理：0.1-100Hz可编程滤波

• AD转换：24位Σ-Δ（ENOB≥21位）

2. 智能补偿

• 动态温度补偿（3D热场建模）

• 非线性校正（32段分段线性化）

• 自动零点跟踪（＜±0.002%FS/24h）

五、安装技术规范

1. 机械安装

• 固定端刚度＞100×传感器刚度

• 加载点位置误差＜±0.5mm

• 预载力控制（1-3%FS）

2. 环境适应性

• 防护等级：IP67（防尘防水）

• 抗振动：5-2000Hz，20g峰值

• EMC防护：30V/m射频场抗扰

七、智能诊断系统

1. 健康监测

• 应变计完整性（阻抗变化监测）

• 弹性体疲劳（S-N曲线跟踪）

• 环境腐蚀（湿度传感器）

2. 预测维护

• 剩余寿命计算（Miner准则）

• 性能退化预警（趋势分析）

• 远程校准（IoT平台）

该定义符合JJG 391-2009称重传感器检定规程，最新光纤光栅（FBG）技术版本可实现0.01%FS的长期稳定性。在动态称重领域，配合5G传输时延＜1ms，成为智能制造的核心测量元件。典型应用包括：

• 自动化配料系统（±0.05%批次精度）

• 机器人末端力控（1kHz采样率）

• 药品分装秤（GMP认证设计）