称重传感器的基本原理

弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片（转换元件）同时产生变形。电阻应变片变形后，其阻值将发生变化（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、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。 1、电阻应变片 　　电阻应变片是把一根电阻丝机械地分布在一块有机材料制成的基底上。电阻应变片的一个重要参数是灵敏系数K。当其两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。伸长时，其横截面积则缩小，截面圆半径则减少。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是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，与应变片的形状、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，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。 2、弹性体 　　弹性体是一个有特殊形状的结构件。其功能有两个，首先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，提供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地完成电信号的转换任务。 3、检测电路 　　检测电路的功能是把电阻应变片的阻值变化转变成为电压输出。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，可以比较方便地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。 　　称重传感器均采用全桥式等臂电桥，主要是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消。