高靈敏度的應(yīng)變傳感器的開發(fā)打開了對工業(yè)型球磨機(jī)進(jìn)行測定的全新領(lǐng)域。在本研究中采用了能測定球磨機(jī)筒體應(yīng)變的壓電應(yīng)變傳感器。測量中將傳感器安裝在球磨機(jī)簡體的中部（即發(fā)生最大變形的部位）。當(dāng)傳感器位于球磨機(jī)頂部時指示擠壓狀態(tài)；當(dāng)位于底部時測定應(yīng)力。通過比較不同的數(shù)值就可以計(jì)算出與球磨機(jī)載荷成比例的荷重應(yīng)變變化值。

一、工作原理

采用應(yīng)變傳感器對球磨機(jī)載荷進(jìn)行測定的工作原理：當(dāng)球磨機(jī)荷重使磨機(jī)筒體產(chǎn)生變形，這種變形與載荷成正比關(guān)系。當(dāng)球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時，位于筒體頂部的位置產(chǎn)生了擠壓作用，對底部的位置產(chǎn)生拉伸作用。這種應(yīng)變可由傳感器測得。

傳感器安裝在球磨機(jī)筒體的中部，隨筒體一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它處于頂部位置時和筒體旋轉(zhuǎn)半周使傳感器移動到底部位置時，應(yīng)變值最大。球磨機(jī)在旋轉(zhuǎn)一周后，應(yīng)變值呈一正弦關(guān)系，其幅值大小就與球磨機(jī)載荷有關(guān)。這種變化通過信號處理和傳送最終將反應(yīng)球磨機(jī)載荷的數(shù)值顯示出來。

二、傳感器的選擇

通常的應(yīng)變測定原理有感應(yīng)性的、電容性的、電阻性的、壓阻性的和壓電性的五種。其中前四種原理是以應(yīng)變變化而引起阻抗變化為依據(jù)的；而壓電應(yīng)變傳感器是將壓電晶體受載荷張力轉(zhuǎn)化為靜電荷。五種測定應(yīng)變方法的結(jié)果相比較，壓電測定法靈敏度是最好的。

壓電性的應(yīng)變傳感器于1982年首次被應(yīng)用。壓電性傳感器較為堅(jiān)固，在工業(yè)條件下非常耐用。用石英構(gòu)件制成壓電應(yīng)變傳感器的靈敏度取決于石英材料的物理常數(shù)，這就是石英晶體應(yīng)變傳感器具有獨(dú)特穩(wěn)定性的原因。除靈敏度很高外，石英晶體應(yīng)變傳感器的測定范圍與臨界值之比也非常大，而且其滯后及線性誤差很低，非常適用于直接測定應(yīng)力的場合。

用于測定球磨機(jī)載荷的應(yīng)變傳感器有2個石英盤，通過預(yù)張緊力定位在1個密閉的焊接工作室中。傳感器較窄的接觸表面與應(yīng)變的方向垂直，環(huán)狀的接觸表面與石英構(gòu)件成偏心位置。當(dāng)后一表面與前一表面發(fā)生位移時，便會在石英晶體內(nèi)產(chǎn)生靜電荷，進(jìn)而產(chǎn)生靜電壓。該電壓與位移的跨距成正比。石英晶體應(yīng)變傳感器上有一根共軸纜線，整個裝置防水。并且傳感器通過單個螺釘固定在被測筒體的表面上。

要注意的是，壓電性應(yīng)變傳感器不適應(yīng)用于長期靜態(tài)測定的場合，它只適用于較短時間內(nèi)靜態(tài)的測定。球磨機(jī)載荷的自動檢測屬于較短時間內(nèi)靜態(tài)測定。球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時間短，因而在運(yùn)行時間內(nèi)電荷損失可忽略不計(jì)。

三、球磨機(jī)載荷自動檢測工作過程

下圖1顯示了檢測的工作框圖。
 

將反映變變化的靜電荷送至電荷放大器，之后轉(zhuǎn)換成電壓信號，在轉(zhuǎn)換成脈沖信號并送至無線發(fā)射器發(fā)射出去。以上整個部分隨球磨機(jī)筒體旋轉(zhuǎn)。

在控制室中安裝一無線電接收器用于接收球磨機(jī)筒體上發(fā)射器發(fā)射出來的信號，接收信號經(jīng)標(biāo)度變換后送至數(shù)字顯示器顯示。顯示結(jié)果涉及為球磨機(jī)載荷數(shù)值。