称重传感器的工作原理与构成

称重传感器的工作原理与构成

称重传感器是传感器的类型之一，它是一种将能量从一种形式转换到另一种形式的设备。称重传感器是一种力传感器，将施加在称重传感器上的力转化为可测量的电信号。信号的强度随施加力的比例变化。

工业应用中最常用的称重器类型是应变片。应变片称重传感器由固定应变片的固体金属体（或"弹簧元件"）组成。应用负载时，称重传感器的主体轻微变形并偏转。偏转是指应用负载时，负载单元沿主轴的长度变化。在拉压力称重传感器中，偏转使仪表变短变厚。在张力称重传感器中，仪表被拉伸，变长变薄。为了响应体型的变化，应变片也会改变形状。这反过来又会导致应变片的电阻变化，然后可以测量为电压变化。由于输出的这种变化与施加的重量量成正比，因此可以从电压变化中确定物体的重量。

工作原理：称重传感器弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路、传输电缆是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。

1、检测电路

检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。

因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。

2、弹性体

弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。

3、电阻应变片

电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少。电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间成比例的关系。需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。在材料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便，常常把它的百万分之一作为单位，记作με。