稱重傳感器的基本原理應用

1、電阻應變式稱重傳感器原理

電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中*的幾個主要部分。彈性體是一個有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產生一個高的應變場（區），使粘貼在此區的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。

以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應力分布。

設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。

肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會出現拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應變表達式，而不再推導。

三、檢測電路

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應用。

因為全橋式等臂電橋的靈敏度zui高，各臂參數一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

2、如何選用稱重傳感器

a.稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩定性。在設計電子衡器時，經常要遇到如何選用傳感器的問題。

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環境，這點對正確選用傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和性。

傳感器量程的選擇可依據秤的zui大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的zui大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的和壽命。

根據經驗，一般應使傳感器工作在其30%～70%量程內，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態軌道衡、動態汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用和壽命。傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量可靠；另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會根據傳感器的受力情況、指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質等特點規定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器適用于汽車衡、動態軌道衡、大噸位料斗秤等。

所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準確度選擇的時候，應使傳感器的準確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，儀表的不是很好、秤的工作環境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經濟效益，確保達到目的。

3、稱重傳感器的分類

a.按受力方式分

壓式

拉式

拉壓式

梁式

b.按彈性體材料分

不銹鋼：主要應用在食品、化工、醫藥等有腐蝕性環境的場所；

合金鋼：腐蝕性環境場所；

鋁合金：一般使用在量程小、價格低的市場。

c.按輸出數據類別分

模擬傳感器：輸出為模擬量信號，如電壓、電流等；

數字傳感器：直接輸出為我們所希望得到的數字信號，如公斤、噸等。

d.按適用溫度分

常溫：使用在常規場所，對溫度沒有特殊要求；

高溫：使用在冶金、核電等溫度較高（一般在100℃以上）的環境；

低溫：使有在溫度低于-30℃場所，如冷凍試驗。

e.按精度

可查閱GB/T7551-1997《稱重傳感器》

f.按外型結構分

柱式

S型

輪輻式

梁式

單點式等

4、稱重傳感器的基本應用

稱重傳感器主要應用在各種電子衡器、工業控制領域、在線控制、過載報警、材料試驗機等領域。

如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等