无菌罐称重系统的应用及解决方案

称重传感器渗透到工业生产领域，各种复杂的工程系统化项目，都离不开各种各样的传感器，但是由于传感器的安装及选型不同，导致传感器在应用中的问题不断，我们就称重传感器在生产中的问题找到解决的方案。

称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。

在进行项目设计、制定传感器方案前，选择合适的称重传感器，在每个支撑点都安装称重传感器，知道称重体的静重、产品的比重，计算总重量，整套称重系统设计完成。

传感器的负荷能力差可能不是工程学上的问题，要求我们对传感器工作状态要有一定的了解，才能在安装中避免各种影响称重精度的因素。

传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来讲，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。下面给出实验验证的经验公式。

公式如下：

C=K0×K1×K2×K3(Wmax+W)/N

式中 C一单个传感器的额定量程

W一秤体自重

Wmax一被称物体净重的最大值

N一秤体所采用支撑点的数量

K0一保险系数，一般取1.2～1.3之间

K1一冲击系数

K2一秤体的重心偏移系数

K3一风压系数

称重传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠；另一方面要考虑厂家的建议，对于传感器制造厂家来讲，它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。无菌罐称重用的传感器是剪切梁式压力传感器。它是电阻应变式，它的原理是：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。

因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。

力的矢量分布是很重要的，传感器不能区分垂直负载和侧向/扭矩负载。实际垂直负载即罐内重量，非剪切负载。如果安装不正确，传感器的测量值会大于垂直负载。

称重传感器和机械支撑系统对非垂直负载有高度承受力、并能产生重复称重。

无菌罐放置的支点要在水平的位置，罐体不会移动和倾斜，传感器安装在每个支角底部；无菌罐的个接口的连接采用软管或波纹管，可以减少管子对容器作用力的影响，延缓管子的疲劳度。传感器如果正确安装可以消除外力的干扰，例如搅拌产生的外力、热膨胀产生的外力、振动产生的外力。

例如热膨胀产生的外力误差如下:

无菌罐在灭菌时，罐的温度升高，容器膨胀对传感器产生向下的压力；

不锈钢无菌罐AISI316/1.4301的容器，在室温20°C校准，在灭菌在145°C的加热系统中运行。如：

罐半径（R）=1.5m

膨胀系数（K）=1.6mm/m/100°K

温差=145°C-20°C=125°C

应变（∑T）=1.6mm/m*125°C/100°K=2mm/m

半径膨胀=1.5m*2mm/m=3mm

更好的控制成本：

在选择好称重传感器的同时还要有相关的力学知识，才能更好的降低成本。