一、称重传感器的基本知识

1.定义：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。用传感器茵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。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。

考虑到使用地点的重力加速度（g）和空气浮力（f）的影响后，通过把其中一种被测量（质量）转换成另外一种被测量（输出）来测量质量的力传感器。

被测量（质量）称重传感器输出

2.组成

敏感元件+传感元件+测量电路

其中：敏感元件——电阻应变计；传感元件——弹性体；测量电路——惠斯通电桥

二、电阻应变计工作原理

以金属材料为转换元件的电阻应变计，其转换原理是基于金属电阻丝的电阻——应变效应。

所谓应变效应是指金属导体（电阻丝）的电阻值随变形（伸长或缩短）而发生改变的一种物理现象。如下图所示：

1.受力前（F=0）电阻值

R=ρ*L/S（1）

式中R——金属丝的电阻（Ω）；ρ——金属丝的电阻率（Ω*M）；

L——金属丝的长度（m）；S——金属丝的横截面积（m2）（πD2/4）

D——金属丝的直径（m）

2.受力后（F＞0）电阻变化值

⊿R=R*Kε（2）

式中⊿R——电阻变化量；R——原始电阻值；

K——应变计的灵敏系数；ε——轴向应变

结论：金属丝拉伸，电阻值增加；

金属丝压缩，电阻值减小

3.几种常见的电阻应变计外形

4.电阻应变计的组成部分

5.我公司常用应变计的阻值（Ω）

350；700；1000

三、称重传感器工作原理

1.两个典型的力学模型

当F＞0时，R1、R3被拉伸，阻值增大；R2、R4被压缩，阻值减小。

2.惠斯顿电桥

在应变计的电测技术中，应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求。

电桥根据电源的性质分直流电桥和交流电桥两种，当Ui为直流时该电桥为直流电桥。电桥电路如上图所示，它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。

1)直流电桥的电压输出

根据分压原理，从D-A-C半桥来看，从D经A到C的电压降为Ui，通过R1、R2的电流

I1=Ui/（R1+R2）（1）

R2上的电压降为I1R2，代入（1）得

UAC=Ui*R2/（R1+R2）（2）

同样，D-B-C半桥的电压降也是Ui，R3上的电压降为：

UBC=Ui*R3/（R3+R4）（3）

则输出电压UO是UBC与UAC之间的差，即

R1R3-R2R4

UO=UBC-UAC=Ui（4）

（R1+R2）（R3+R4）

由（4）可知，当桥臂电阻满足如下条件时，即

R1R3=R2R4（5）

电桥的输出电压UO=0，电桥处于平衡状态。

为了保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（置零），这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。

2)按上述力学模型解释：

当F=0时，R1R3=R2R4；U0=0；

当F＞0时，R1、R3增加，R2、R4减小，U0＞0。

若欲得到与上述电信号相反的结果时，只需将A与C（或B与D）之间的电源正、负极互换即可。

3)当桥臂电阻的阻值发生变化时，电桥的输出电压也随着发生变化，当⊿R<

 

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