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一、稱重傳感器的基本知識

1.定義：稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確選用稱重傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。在稱重傳感器主要技術指標的基本概念和評價方法上，新舊國標有質的差異。

考慮到使用地點的重力加速度（g）和空氣浮力（f）的影響后，通過把其中一種被測量（質量）轉換成另外一種被測量（輸出）來測量質量的力傳感器。

被測量（質量）稱重傳感器輸出

2.組成

敏感元件+傳感元件+測量電路

其中：敏感元件——電阻應變計；傳感元件——彈性體；測量電路——惠斯通電橋

二、電阻應變計工作原理

以金屬材料為轉換元件的電阻應變計，其轉換原理是基于金屬電阻絲的電阻——應變效應。

所謂應變效應是指金屬導體（電阻絲）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。如下圖所示：

1.受力前（F=0）電阻值

R=ρ*L/S（1）

式中R——金屬絲的電阻（Ω）；ρ——金屬絲的電阻率（Ω*M）；

L——金屬絲的長度（m）；S——金屬絲的橫截面積（m2）（πD2/4）

D——金屬絲的直徑（m）

2.受力后（F＞0）電阻變化值

⊿R=R*Kε（2）

式中⊿R——電阻變化量；R——原始電阻值；

K——應變計的靈敏系數(shù)；ε——軸向應變

結論：金屬絲拉伸，電阻值增加；

金屬絲壓縮，電阻值減小

3.幾種常見的電阻應變計外形

4.電阻應變計的組成部分

5.我公司常用應變計的阻值（Ω）

350；700；1000

三、稱重傳感器工作原理

1.兩個典型的力學模型

當F＞0時，R1、R3被拉伸，阻值增大；R2、R4被壓縮，阻值減小。

2.惠斯頓電橋

在應變計的電測技術中，應用最廣泛的測量電路是惠斯通電橋電路。測量電橋由于具有靈敏度高、測量范圍寬、電路結構簡單、精度高、容易實現(xiàn)溫度補償?shù)葍?yōu)點，因此能很好地滿足應變測量的要求。

電橋根據(jù)電源的性質分直流電橋和交流電橋兩種，當Ui為直流時該電橋為直流電橋。電橋電路如上圖所示，它的四個橋臂由R1、R2、R3、R4組成。

1)直流電橋的電壓輸出

根據(jù)分壓原理，從D-A-C半橋來看，從D經(jīng)A到C的電壓降為Ui，通過R1、R2的電流

I1=Ui/（R1+R2）（1）

R2上的電壓降為I1R2，代入（1）得

UAC=Ui*R2/（R1+R2）（2）

同樣，D-B-C半橋的電壓降也是Ui，R3上的電壓降為：

UBC=Ui*R3/（R3+R4）（3）

則輸出電壓UO是UBC與UAC之間的差，即

R1R3-R2R4

UO=UBC-UAC=Ui（4）

（R1+R2）（R3+R4）

由（4）可知，當橋臂電阻滿足如下條件時，即

R1R3=R2R4（5）

電橋的輸出電壓UO=0，電橋處于平衡狀態(tài)。

為了保證測量的準確性，在實測之前應使電橋平衡（置零），這樣輸出電壓只與應變計感受應變所引起的電阻變化有關。

2)按上述力學模型解釋：

當F=0時，R1R3=R2R4；U0=0；

當F＞0時，R1、R3增加，R2、R4減小，U0＞0。

若欲得到與上述電信號相反的結果時，只需將A與C（或B與D）之間的電源正、負極互換即可。

3)當橋臂電阻的阻值發(fā)生變化時，電橋的輸出電壓也隨著發(fā)生變化，當⊿R<

 

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