什么是稱重傳感器？

稱重傳感器是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。具體來(lái)說(shuō)，稱重傳感器是力傳感器，將諸如張力，壓縮，壓力或扭矩之類的力的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)。信號(hào)的強(qiáng)度與施加的力成比例地變化。根據(jù)其輸出信號(hào)可分為液壓式、氣動(dòng)式、電阻應(yīng)變式以電阻應(yīng)變式使用最廣。

工業(yè)應(yīng)用中最常用的稱重傳感器就是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。這種類型的稱重傳感器準(zhǔn)確且具有成本效益。應(yīng)變計(jì)稱重傳感器由固定有應(yīng)變儀的固態(tài)金屬主體（或“彈性元件”）組成。主體通常由鋁，合金鋼或不銹鋼制成，這使其非常堅(jiān)固但彈性也最小。施加載荷時(shí)，稱重傳感器的主體會(huì)略微變形，但除非過載，否則始終會(huì)恢復(fù)其原始形狀。響應(yīng)于身體形狀的改變，應(yīng)變儀也改變形狀。這進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)變儀的電阻發(fā)生變化，然后可以將其測(cè)量為電壓變化。由于這種輸出變化與施加的重量成正比，因此可以根據(jù)電壓變化確定物體的重量。

應(yīng)變片

稱重傳感器如何工作？

回答“稱重傳感器如何工作？”這一問題。我們首先需要回答“應(yīng)變計(jì)如何工作？”的問題。應(yīng)變儀是一種在施加力時(shí)測(cè)量電阻變化的裝置。典型的應(yīng)變儀由非常細(xì)的金屬絲或箔制成，以網(wǎng)格圖案設(shè)置，當(dāng)沿一個(gè)軸施加應(yīng)變時(shí)，電阻會(huì)產(chǎn)生線性變化。有多種類型的應(yīng)變儀：

線性應(yīng)變儀：連接到應(yīng)變儀背襯的導(dǎo)線平行于應(yīng)變儀的邊緣。這些用于測(cè)量軸向和彎曲應(yīng)變。

剪切應(yīng)變儀：連接到應(yīng)變儀襯背的電線以45o方向與應(yīng)變儀側(cè)面相連。這些用于測(cè)量剪切應(yīng)變。

應(yīng)變儀通常與更多的應(yīng)變儀一起使用，以提高精度。一個(gè)有源應(yīng)變儀稱為四分之一橋，兩個(gè)有源應(yīng)變儀為半橋，四個(gè)有源應(yīng)變儀為全橋。

張力傳感器與壓縮傳感器的應(yīng)變儀電阻變化不同。張力使應(yīng)變儀變薄和變長(zhǎng)，從而增加了阻力。壓力使應(yīng)變儀變厚和變短，從而減小了阻力。應(yīng)變儀粘接到薄的背襯（載體）上，后者直接連接到稱重傳感器，從而使應(yīng)變儀能夠承受稱重傳感器的應(yīng)變。

由單個(gè)應(yīng)變儀測(cè)量的電阻變化非常小，約為0.12Ω。稱重傳感器的靈敏度隨著所應(yīng)用應(yīng)變儀數(shù)量的增加而增加。將這些小的更改變?yōu)楦蓽y(cè)量的一個(gè)好方法是將它們互連為惠斯通電橋。

應(yīng)變片的類型

應(yīng)變計(jì)根據(jù)要測(cè)量的力的類型以不同的方向模式布置。彎曲應(yīng)變，剪切應(yīng)變，軸向應(yīng)變，扭矩和壓力均使用應(yīng)變儀的特定布局進(jìn)行測(cè)量。

惠斯通電橋

惠斯通電橋是四個(gè)平衡電阻的配置，施加了已知的激勵(lì)電壓，如下所示：

V EX是已知的恒定電壓，并且測(cè)量V O。如果所有電阻器均平衡，則意味著R 1 / R 2 = R 3 / R 4，則V O為零。如果其中一個(gè)電阻的值發(fā)生變化，則V O的變化將通過歐姆定律進(jìn)行測(cè)量和解釋。歐姆定律指出，流經(jīng)兩點(diǎn)之間導(dǎo)體的電流（I，以安培為單位）與兩點(diǎn)之間的電壓（V）成正比。電阻（R，以歐姆為單位）作為該關(guān)系的常數(shù)被引入，與電流無(wú)關(guān)。歐姆定律用公式I = V / R表示。

將其應(yīng)用于惠斯通電橋電路的4個(gè)分支時(shí)，得出的方程式為：

在稱重傳感器中，在交替進(jìn)行拉伸和壓縮測(cè)量時(shí)，這些電阻將被應(yīng)變儀取代。當(dāng)對(duì)測(cè)力傳感器施加力時(shí)，每個(gè)應(yīng)變儀中的電阻都會(huì)發(fā)生變化并測(cè)量V O。根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)，可以使用上式輕松確定V O。