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稱重傳感器的基本原理

發(fā)布時間:2024-07-09
彈性體(彈性元件,敏感梁)在外力作用下產(chǎn)生彈性變形,使粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)同時產(chǎn)生變形。電阻應(yīng)變片變形后,其阻值將發(fā)生變化(增大或減?。俳?jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號,從而完成了將外力變換為電信號的過程。
由此可見,電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。
1、電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械地分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上。電阻應(yīng)變片的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)k。當(dāng)其兩端受f力作用時,將會伸長,也就是說產(chǎn)生變形。伸長時,其橫截面積則縮小,截面圓半徑則減少。電阻應(yīng)變片的電阻變化率(電阻相對變化)和電阻絲伸長率(長度相對變化)之間成比例的關(guān)系。
需要說明的是:靈敏度系數(shù)k是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個常數(shù),與應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)。不同的材料的k值一般在1.7—3.6之間。其次k值是一個無因次量,沒有量綱。
在材料力學(xué)中δl/l稱作為應(yīng)變,記作ε,用它來表示彈性往往顯得太大,很不方便,常常把它的百萬分之一作為單位,記作με。
2、彈性體
彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。其功能有兩個,首先承受稱重傳感器所受的外力,對外力產(chǎn)生反作用力,達(dá)到相對靜平衡;其次,提供一個高品質(zhì)的應(yīng)變場(區(qū)),使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想地完成電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。
3、檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優(yōu)點,如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側(cè)向力干擾,可以比較方便地解決稱重傳感器的補(bǔ)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(yīng)用。
稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋,主要是因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高,各臂參數(shù)一致,各種干擾的影響容易相互抵消。
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