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发表于：2009-02-10 13:13:19

楼主

一、称重传感器的基本知识
1. 定义：GB/T7551-1997《称重传感器》
考虑到使用地点的重力加速度（g）和空气浮力（f）的影响后，通过把其中一种被测量（质量）转换成另外一种被测量（输出）来测量质量的力传感器。
被测量（质量）称重传感器输出
2. 组成
敏感元件+传感元件+测量电路
其中：敏感元件——电阻应变计；传感元件——弹性体；测量电路——惠斯通电桥
二、电阻应变计工作原理
以金属材料为转换元件的电阻应变计，其转换原理是基于金属电阻丝的电阻——应变效应。
所谓应变效应是指金属导体（电阻丝）的电阻值随变形（伸长或缩短）而发生改变的一种物理现象。如下图所示：
1. 受力前（F=0）电阻值
R=ρ*L/S （1）
式中R——金属丝的电阻（Ω）； ρ——金属丝的电阻率（Ω*M）；
L——金属丝的长度（m）； S——金属丝的横截面积（m2）（πD2/4）
D——金属丝的直径（m）
2. 受力后（F＞0）电阻变化值
⊿R=R*Kε （2）
式中⊿R——电阻变化量； R——原始电阻值；
K——应变计的灵敏系数； ε——轴向应变
结论：金属丝拉伸，电阻值增加；
金属丝压缩，电阻值减小
3. 几种常见的电阻应变计外形
4. 电阻应变计的组成部分
5. 我公司常用应变计的阻值（Ω）
350；700；1000
三、称重传感器的工作原理
1. 两个典型的力学模型
当F＞0时，R1、R3被拉伸，阻值增大；R2、R4被压缩，阻值减小。
2. 惠斯顿电桥
在应变计的电测技术中，应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求。
电桥根据电源的性质分直流电桥和交流电桥两种，当Ui为直流时该电桥为直流电桥。电桥电路如上图所示，它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。
1) 直流电桥的电压输出
根据分压原理，从D-A-C半桥来看，从D经A到C的电压降为Ui，通过R1、R2的电流
I1=Ui/（R1+R2）（1）
R2上的电压降为I1R2，代入（1）得
UAC=Ui*R2/（R1+R2）（2）
同样，D-B-C半桥的电压降也是Ui，R3上的电压降为：
UBC=Ui*R3/（R3+R4）（3）
则输出电压UO是UBC与UAC之间的差，即
R1R3-R2R4
UO=UBC-UAC= Ui （4）
（R1+R2）（R3+R4）
由（4）可知，当桥臂电阻满足如下条件时，即
R1R3=R2R4 （5）
电桥的输出电压UO=0，电桥处于平衡状态。
为了保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（置零），这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。
2) 按上述力学模型解释：
当F=0时，R1R3=R2R4；U0=0；
当F＞0时，R1、R3增加，R2、R4减小，U0＞0。
若欲得到与上述电信号相反的结果时，只需将A与C（或B与D）之间的电源正、负极互换即可。
3) 当桥臂电阻的阻值发生变化时，电桥的输出电压也随着发生变化，当⊿R<<R时，其输出电压与电阻变化率⊿R/R（或应变ε）成线性关系。

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发表于：2009-03-28 19:45:19

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