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本文作者根據(jù)自己多年從事自動化技術(shù)研究的經(jīng)驗，文章詳細(xì)論述了現(xiàn)代汽車衡稱重系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)、理論基礎(chǔ)、工作原理、構(gòu)造以及在實際工作中的應(yīng)用，使我們對其有一個較系統(tǒng)的了解。
汽車衡是許多地方、許多行業(yè)都要用到的稱重系統(tǒng)，有其不可替代的重要作用，其基本構(gòu)造主要包括稱體、秤重傳感器、顯示儀表及稱重軟件。
這里主要介紹一下汽車衡稱重系統(tǒng)中的稱重傳感器技術(shù)。它是檢測系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，它是以一定的精度把被測量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種量值的測量裝置，即感受被測信息并傳送出去。傳感器分類較多、用途較廣，而稱重系統(tǒng)中測量的是稱重物體產(chǎn)生的壓力信號，故適用于電阻應(yīng)變式傳感器，實現(xiàn)稱重物體的重量（也就是壓力非電量）與電阻信號（電量）的轉(zhuǎn)換。傳感器的敏感元件感受到壓力信號，再經(jīng)信號調(diào)理電路、輸出電路轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號輸出給顯示儀表和計算機系統(tǒng)，即可顯示出稱量值，并打印磅單，還可由計算機進行數(shù)據(jù)存儲。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理（理論基礎(chǔ)）就是電阻應(yīng)變效應(yīng)。此效應(yīng)是金屬導(dǎo)體（壓力傳感器所用材質(zhì)）所獨具的特性。金屬導(dǎo)體的電阻隨著機械變形（伸長或縮短）的大小發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。是應(yīng)變式傳感器的工作基礎(chǔ)。
下面具體介紹電阻應(yīng)變效應(yīng)：根據(jù)物理學(xué)知識知道，金屬導(dǎo)體的電阻與其長度和橫截面積有關(guān)
R=ρl/S(1)
ρ為電阻系數(shù)，不同的金屬其值不同。
L為電阻絲的長度。
S為電阻絲的橫截面積。
當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端受力F作用時，長度l變化（伸長或縮短）dl，相應(yīng)的s變化（變小或變大）ds，ρ變化dρ(較小)，從而引起電阻R變化dR。將（1）式取對數(shù)并作微分運算，得：
d(lnR)=d[ln(ρl/s)]=d(lnρ+lnl-lns)
==>dR/R=dρ/ρ+dl/l-ds/s （2）
又 s=πr2r為導(dǎo)體截面半徑
所以 ds=d(πr2)==>ds/s=dπ/π+2dr/r
==>ds/s=2dr/r（3）
π為常數(shù)，其微分為零
由材料力學(xué)知：
dr/r=-μdl/l=-με（4）
(公式)μ為泊松比ε=dl/l ε即為電阻絲的軸向的相對變化，即應(yīng)變。
它是金屬絲電阻的變化值與金屬絲的長度變化值的比值，稱為金屬絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)。
由此可知在機械力作用下金屬絲的電阻相對變化值與受力后金屬絲幾何尺寸變化有關(guān)，近似為線性，（還與受力后電阻絲的電阻系數(shù)變化值有關(guān)）。這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)機理。但這種線性關(guān)系只能在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)才能保持，當(dāng)應(yīng)變值超出一定的限值時，將會出現(xiàn)非線性。結(jié)論，經(jīng)過應(yīng)變式電阻荷重傳感器可把稱重物體的機械壓力產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)化。
經(jīng)過電阻應(yīng)變效應(yīng)后，把機械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化成電阻的變化信號，但由于應(yīng)變量及其應(yīng)變電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，因此，需采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變產(chǎn)生的ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，通常采用電橋電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)電橋電路所用電源的不同，分為直流電橋和交流電橋。以直流電橋電路為例：
電橋直流輸入電壓為U，輸出電壓為U0，各橋臂電阻分別為R1,R2,R3,R4,其中R1為應(yīng)變電阻，由機械應(yīng)變產(chǎn)生的變化為ΔR1,RL為輸出端的負(fù)載電阻。流經(jīng)各路的電流及方向分別為I1,I2,I3,I4,IL。 
I1R1+I2R2=U (1) 
I4R4+I3R3=U (2) 
I1-I2=IL(3) 
I4+IL=I3 (4) 
U0=UB-UD(5) 
U0=ILRL (6) 
UB=U-I1R1(7) 
UD=U-I4R4 (8) 
由(1)(3)得： 
I1R1+(I1-IL)R2=U 
得：I1=(U+ILR2)/(R1+R2) (9) 
由(2)(4)得： 
I4R4+(I4+IL)R3=U 
得：I4=(U-ILR3)/(R3+R4) (10) 
由（5）（7）（8）得： 
U0=I4R4-I1R1 (11) 
由（6）（11）得： ILRL=I4R4-I1R1(12) 
作為一般的平衡電路要求：IL=0
所以：R2R4-R1R3=0
即R1R3= R2R4 （或R1/R2=R4/R3） (14)
由此可得出輸出電流與輸入直流電壓的關(guān)系。當(dāng)應(yīng)變電阻R1產(chǎn)生ΔR1的變化時，輸出電壓：
由于實際應(yīng)用中負(fù)載電阻RL遠(yuǎn)大于R1,R2,R3,R4,所以上式分母中的(R1+ΔR1)R2(R3+R4)和R3R4(R1+ΔR1+R2)相對于應(yīng)變電阻的變化率的比值
由此可知，電橋的靈敏度與輸入電壓成正比，與橋臂比有關(guān)，當(dāng)電橋平衡時，即橋臂比為1時，電橋靈敏度為輸入電壓的1/4。所以只要改變輸入電壓，則靈敏度也隨之改變，而其他量值的改變并不會改變電橋的靈敏度。
以上是對電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理的介紹，正是基于電阻應(yīng)變式傳感器的電阻應(yīng)變效應(yīng)，決定了它適于測量由機械力作用而產(chǎn)生的應(yīng)變信號。而在汽車衡稱重系統(tǒng)中要測量的恰好是由稱重物體經(jīng)過汽車衡時由物體的重量作用于稱板上而產(chǎn)生的變形。故比較適合選用電阻應(yīng)變式傳感器。由稱重物體（機械力信號）擠壓稱體使傳感器產(chǎn)生向下的變形，而這一變形就產(chǎn)生了電阻變化，即由機械力非電量的變化轉(zhuǎn)化為電量的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為電流信號的變化送到測量儀表上，根據(jù)測量儀表的顯示數(shù)據(jù)，我們就可以獲得稱重物體的重量。
以下介紹在稱重系統(tǒng)中傳感器的選購，基于以上的原理介紹，并結(jié)合實際情況，在實際的汽車衡稱重系統(tǒng)中，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況以及環(huán)境要求等綜合因素，首先要根據(jù)工作實際中經(jīng)常要稱重物體的重量范圍來確定所要設(shè)計的稱重系統(tǒng)的最大量程，另外還要考慮到符合現(xiàn)代化大型運輸車的長度，設(shè)計稱板的長度，繼而決定用幾個傳感器。比如，一個100噸的汽車衡，一般用6～8個傳感器，再根據(jù)稱重量程以及所用傳感器數(shù)量，決定每個傳感器的量程，一般是根據(jù)這樣一個原則：所設(shè)計的稱重系統(tǒng)的最大量程應(yīng)在所選各個傳感器的量程之和的三分之一到三分之二之間，所以此稱重系統(tǒng)所用傳感器的量程大小應(yīng)為2*100/6 到3*100/6之間，大約35噸到50噸之間，另外考慮稱重過程中偶然性的稱重物體的重量超過汽車衡的量程時，不至于損壞傳感器，所以可采用40噸以上或50噸的傳感器。選購好傳感器后，就要進行放置連接，一般是根據(jù)稱板長度將幾個傳感器均勻、等距地放在四個角和兩個長邊上,每個傳感器一般有電源正（EX+）,電源負(fù)(EX-),感應(yīng)正(SN+),感應(yīng)負(fù)(SN-),信號正(SIG+),信號負(fù)(SIG-)和屏蔽線等七條線，把傳感器的引出線都引到接線板上，對應(yīng)地接好，且對應(yīng)每一個傳感器有一個可調(diào)電位器，用來微調(diào)每個傳感器的輸出電流信號。以使幾個傳感器在空稱時達到各點平衡，保證稱重的精確度，另外有一組線引出接線板到稱重儀表上，不同的儀表與傳感器的接線方法不盡相同，所以其接線方法在這里就不詳盡敘述。
以上是本人基于稱重系統(tǒng)中的傳感器的工作原理并結(jié)合實際工作經(jīng)驗所作的一些探討，愿與大家共享，希望能有所幫助，其中可能會有一些不足或不太完善的地方，也希望大家能給予指正。 

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