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電子地磅稱重傳感器的定義組成及工作原理

       1.定義：GB/T7551-1997《稱重傳感器》

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(zhì)量）轉(zhuǎn)換成另外一種被測量（輸出）來測量質(zhì)量的力傳感器。

                             被測量（質(zhì)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——彈性體；傳感元件——電阻應(yīng)變計；測量電路——惠斯登電橋

      3.電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理

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

所謂應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)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。

1）受力前（F=0）電阻值                              2）受力后（F＞0）電阻變化值

R=ρ。L/S                   （1）                  ⊿R=R*Kε                  （2）

式中R——金屬絲的電阻（Ω）；                        式中⊿R——電阻變化量；

ρ——金屬絲的電阻率（Ω*M）；                       R——原始電阻值；

L——金屬絲的長度（m）；                             K——應(yīng)變計的靈敏系數(shù)；

S——金屬絲的橫截面積（m2）（πD2/4）                ε——軸向應(yīng)變

D——金屬絲的直徑（m）                                

結(jié)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(yīng)變計外形

電橋；（也稱臥式橋）

當(dāng)（R1=R4）≠（R2=R3）時，稱為對電源對稱電橋（也稱立式橋）

A）、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(dāng)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(zhǔn)確性，在實測之前應(yīng)使電橋平衡（置零），這樣輸出電壓只與應(yīng)變計感受應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。

B）、按上述力學(xué)模型解釋：

當(dāng)F=0時，R1R3=R2R4；U0=0；

當(dāng)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(jié)果時，只需將A與C（或B與D）之間的電源正、負(fù)極互換即可。

C）、當(dāng)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(dāng)⊿R<<R時，其輸出電壓與電阻變化率⊿R/R（或應(yīng)變ε）成線性關(guān)系。 

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