我們一直在使用電子秤或稱(chēng)重機(jī)。你去任何雜貨店或珠寶店都可以見(jiàn)到使用電子稱(chēng)稱(chēng)物品（在精度不高并非最重要的情況下）。但是，我們有沒(méi)有考慮過(guò)電子秤的機(jī)制呢？
電子秤或稱(chēng)重機(jī)的核心是稱(chēng)為稱(chēng)重傳感器的傳感器。這些傳感器可感應(yīng)物品的力（或重量），電子電路處理傳感器的輸出，并顯示在指示器上。稱(chēng)重傳感器是高精度的傳感器，為用戶(hù)提供了由于商業(yè)因素而通常無(wú)法通過(guò)其他技術(shù)獲得的信息。
稱(chēng)重傳感器的使用范圍不限于電子秤。更適用于負(fù)載測(cè)試機(jī)、工業(yè)秤、流量計(jì)等。總而言之，只要需要"力測(cè)量"，就可以使用稱(chēng)重傳感器。
根據(jù)字典，稱(chēng)重傳感器為"以數(shù)字顯示重量的電子秤所需的重量測(cè)量裝置"。然而，稱(chēng)重傳感器不限于電子秤的重量測(cè)量。
稱(chēng)重傳感器是一種無(wú)源傳感器，可將施加的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。它們也被稱(chēng)為"負(fù)載傳感器"。
負(fù)載單元使用不同的操作原理，即，
· 基于流體壓力的負(fù)載單元
· 基于彈性的負(fù)載單元
· 基于磁收縮效應(yīng)或壓電效應(yīng)的負(fù)載細(xì)胞
然而，唯一流行的稱(chēng)重傳感器是基于應(yīng)變量具的稱(chēng)重單元。因此，"稱(chēng)重傳感器"一詞表示"基于量具的應(yīng)變載重單元"。廣泛采用基于應(yīng)變量具的稱(chēng)重電池的原因是其特性
1.高度精確和線性測(cè)量
2.由于溫度變化，影響很小。
3. 與其他類(lèi)型的稱(chēng)重電池相比，體積較小。
4. 由于缺乏運(yùn)動(dòng)部件或任何產(chǎn)生摩擦的部件，使用壽命長(zhǎng)。
5. 由于部件數(shù)量少，生產(chǎn)方便。
6. 出色的疲勞特性
測(cè)量原理
稱(chēng)重傳感器主要由彈簧材料和應(yīng)變量具組成。彈簧材料由于施加的負(fù)載和應(yīng)變量具而導(dǎo)致應(yīng)變，因此根據(jù)應(yīng)變的變化改變其電阻。
1. 彈簧材料
傳感或彈簧元件是稱(chēng)重傳感器的主要結(jié)構(gòu)部件。該元件的設(shè)計(jì)方式與施加的負(fù)載成正比地形成應(yīng)變。
當(dāng)施加外力時(shí)，分子力在構(gòu)成物體的分子之間工作，產(chǎn)生內(nèi)力，試圖防止施加力變形。當(dāng)外力與對(duì)象內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力平衡時(shí)，物體的變形將停止。此時(shí)，在對(duì)象橫截面上生成的單位面積的內(nèi)力稱(chēng)為"應(yīng)力"，單位原始尺寸尺寸的變化稱(chēng)為"應(yīng)變"。彈簧材料與施加力成比例地發(fā)展應(yīng)變。
為了提高載重電池的性能，彈簧材料的特性非常重要。
· 蠕變，即外力引起的物體變形隨著時(shí)間的推移而變大時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，應(yīng)該很小。
· 材料應(yīng)具有高比例限制，這保證了廣泛的線性范圍。
· 物體因時(shí)間的流逝而引起的永久性應(yīng)力變化，應(yīng)該很小。
· 抗沖擊能力應(yīng)該很高。
· 它應(yīng)該有良好的可操作性。
鎳鉻-鋁鋼、不銹鋼和鋁鋼是滿足這些要求的一些材料。
2. 應(yīng)變蓋
應(yīng)變量具利用許多金屬在拉長(zhǎng)或收縮時(shí)電阻變化的原理。
圖2：應(yīng)變計(jì)圖
由于電阻取決于材料的電阻率、長(zhǎng)度和橫截面面積，因此，根據(jù)金屬絲是拉長(zhǎng)還是收縮，相同的金屬絲將具有不同的電阻。金屬字符串變長(zhǎng)的時(shí)間越長(zhǎng)，電阻越大。應(yīng)變片利用這一原理，被定義為電阻隨器件中應(yīng)變量成正比變化的器件。
金屬應(yīng)變片由一條非常細(xì)的導(dǎo)線組成，或者更常見(jiàn)的是，金屬箔以網(wǎng)格圖案排列。網(wǎng)格圖案最大化金屬線或鋁箔在平行方向受到應(yīng)變的量。將網(wǎng)格的橫截面面積降至最低，以減少剪切應(yīng)變和泊松應(yīng)變的影響。網(wǎng)格粘附在薄襯墊上，稱(chēng)為載波，直接連接到試樣上。因此，試樣所體驗(yàn)的應(yīng)變直接轉(zhuǎn)移到應(yīng)變片上，應(yīng)變片對(duì)電阻的線性變化作出反應(yīng)。標(biāo)稱(chēng)電阻值為 30 至 3000 ，有 120、350 和 1000 是最常見(jiàn)的值。
圖3：代表金屬應(yīng)變計(jì)網(wǎng)格的圖
通過(guò)將應(yīng)變片粘合到彈簧材料中，制造稱(chēng)重電池。為了有效地檢測(cè)應(yīng)變，應(yīng)變片粘結(jié)到應(yīng)變最大彈簧材料上的位置。當(dāng)施加力對(duì)物體造成的應(yīng)力低于比例限制時(shí)，應(yīng)變隨應(yīng)力線性變化，應(yīng)變片的電阻值隨變形而線性變化。
圖4：顯示應(yīng)力和應(yīng)變計(jì)線性關(guān)系的圖
圖5：應(yīng)變計(jì)變化與彈簧材料變化圖
應(yīng)變變化與電阻變化的關(guān)系由量具因子控制，該因子定義為單位電阻電阻變化與應(yīng)變量單位長(zhǎng)度變化的比率。因此
改變蓋具電阻 + 蓋具電阻 + 蓋奇因子 * 應(yīng)變。
金屬應(yīng)變量具的量具系數(shù)約為 1.5 ~ 2。
對(duì)于應(yīng)變測(cè)量粘結(jié)，粘合劑需要準(zhǔn)確地將彈簧材料的應(yīng)變傳輸?shù)綔y(cè)量。用于應(yīng)變型粘結(jié)的粘合劑具有理想的性能：
· 粘合劑應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受溫度和濕度的變化
· 粘結(jié)應(yīng)有足夠的絕緣性，防止溫度和濕度。
· 固化時(shí)收縮程度應(yīng)小。
用于粘合應(yīng)變量的粘合劑是
1.溶劑蒸發(fā)膠粘劑（如K-4）：這些粘合劑在室溫下變硬，紙張計(jì)、多孔基量表等可以很容易地連接。
2.接觸固化粘合劑（環(huán)丙酸酯膠粘劑，如CY-10和伊西曼910，在幾分鐘內(nèi)粘合）
3.環(huán)氧粘合劑
4.苯酚粘合劑（苯酚"烤石"膠粘劑需要相對(duì)較高的粘合壓力和較長(zhǎng)的固化時(shí)間）
規(guī)格
額定容量定義為負(fù)載單元在滿足其規(guī)格時(shí)可以測(cè)量的最大負(fù)載。在額定容量范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果不應(yīng)受到超過(guò)最大允許誤差的誤差的影響。
示例：額定容量：100 kg
2.額定輸出
額定輸出是無(wú)負(fù)載和額定容量負(fù)載時(shí)的差異。它通常以每個(gè)激勵(lì)電壓（mV/V）的輸出表示;或者稱(chēng)為"跨度"。
示例：額定輸出：1 mV/V
3.過(guò)載，安全
安全過(guò)載是可以應(yīng)用的最大負(fù)載，而不會(huì)在性能特性超出指定性能特性的情況下產(chǎn)生永久轉(zhuǎn)移;指定為
測(cè)量范圍（即額定容量的 150%）。
4.補(bǔ)償溫度范圍
補(bǔ)償溫度范圍是補(bǔ)償額定輸出和零平衡以符合稱(chēng)重傳感器規(guī)格的溫度范圍。
5.零余額
零平衡是施加額定激勵(lì)電壓時(shí)產(chǎn)生的電氣輸出，電池上沒(méi)有任何負(fù)載。它通常表示為額定輸出的百分比。
示例：零余額：額定輸出的 10~5%。
6.零平衡的溫度效應(yīng)
零平衡的溫度效應(yīng)是環(huán)境溫度變化引起的零平衡漂移。此值表示為額定輸出的百分比。
示例：零平衡的溫度效應(yīng)：額定輸出/10 oC 的 0.04%
7.溫度對(duì)額定輸出的影響
額定輸出的溫度影響是環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的額定輸出的漂移。
示例：溫度對(duì)跨度的影響：負(fù)載的 0.014%/10 oC Typ。
8. 非線性
非線性是輸出與線性校準(zhǔn)曲線的最大偏差，該曲線連接零天平和額定輸出。
9. 滯后錯(cuò)誤
滯后誤差是負(fù)載增加和減少時(shí)產(chǎn)生的輸出的最大差異。
10. 合并錯(cuò)誤
組合誤差是輸出與線性校準(zhǔn)曲線的最大偏差，該曲線將零天平和額定輸出聯(lián)系起來(lái)，包括負(fù)載增加和減少時(shí)。它指定為額定輸出的百分比。
11. 推薦/最大激勵(lì)電壓
推薦/最大激勵(lì)電壓是施加在稱(chēng)重傳感器的輸入端子上的電壓。典型激發(fā)為 10 Vdc。
12. 絕緣電阻
絕緣電阻是稱(chēng)重電池單元與其電路之間的直接電流電阻。
示例：絕緣電阻：500 M？/DC 50 V
加載單元配置
在外力應(yīng)用時(shí)，彈簧材料中產(chǎn)生的應(yīng)變通過(guò)應(yīng)變量具轉(zhuǎn)化為電阻變化。由于電阻變化很小，因此使用惠斯通橋（一種用于檢測(cè)電阻小變化的電路）?；菟雇蚴撬膫€(gè)電阻器的網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。
圖 14：表示負(fù)載單元配置的圖
根據(jù)稱(chēng)重單元中使用的應(yīng)變量，稱(chēng)重電池用于以下三種配置
1.四分之一橋
在此配置中，只有一個(gè)應(yīng)變（四個(gè)中）用于感知應(yīng)變。它構(gòu)成了惠斯通橋的一臂之臂。在信號(hào)調(diào)理電路的橋接網(wǎng)絡(luò)中，提供了橋的三個(gè)電阻。
2.半橋
在此配置中，兩個(gè)應(yīng)變量具被粘合在稱(chēng)重單元中，以感應(yīng)應(yīng)變，這兩個(gè)應(yīng)變量具形成兩個(gè)臂。在信號(hào)調(diào)節(jié)電路中完成橋的兩個(gè)電阻。
3.全橋。
在此配置中，所有四個(gè)應(yīng)變量具都粘合在稱(chēng)重單元中，以感應(yīng)應(yīng)變。此配置提供最大靈敏度，不受溫度變化的影響。
