電阻應(yīng)變式稱重傳感器的運(yùn)行原理

稱重傳感器的原理 

電阻應(yīng)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(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)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。 

稱重傳感器的分類 

一、光電式 

包括光柵式和碼盤式兩種。 

1、光柵式傳感器利用光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號，光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤軸上的移動光柵，加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn)，帶動移動光柵轉(zhuǎn)動，使莫爾條紋也隨之移動，利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，即可計(jì)算出移過的莫爾條紋數(shù)量，測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量； 

2、碼盤式傳感器的碼盤（符號板）是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃，上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼，加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過一定角度，光電池將透過碼盤接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理，最后在顯示器上顯示出代表被測質(zhì)量的數(shù)字，光電式傳感器曾主要用在機(jī)電結(jié)合秤上。 

二、液壓式 

在受被測物重力P作用時，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比，測出壓力的增大值，即可確定被測物的質(zhì)量，液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固，測量范圍大，但準(zhǔn)確度一般不超過1/100。 

三、電容式 

它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作，極板有兩塊，一塊固定不動，另一塊可移動，在承重臺加載被測物時，板簧撓曲，兩極板之間的距離發(fā)生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化，測出頻率的變化即可求出承重臺上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價低，準(zhǔn)確度為1/200～1/500。 

四、電磁力式 

它利用承重臺上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作，當(dāng)承重臺上放有被測物時，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測出傾斜度信號，經(jīng)放大后流入線圈，產(chǎn)生電磁力，使杠桿恢復(fù)至平衡狀態(tài)，對產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，即可確定被測物質(zhì)量，電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高，可達(dá)1/2000～1/60000，但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。 

五、磁極變形式 

鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化，使繞在鐵磁元件（磁極）兩側(cè)的次級線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化，測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量，磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，一般為1/100，適用于大噸位稱量工作，稱量范圍為幾十至幾萬千克。 

六、振動式 

振弦式傳感器的彈性元件是弦絲，當(dāng)承重臺上加有被測物時，V形弦絲的交點(diǎn)被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力減小，兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化，求出兩根弦的頻率之差，即可求出被測物的質(zhì)量，振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，造價高。 

七、陀螺儀式 

轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中，以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接，并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動，外框架經(jīng)萬向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時保持水平狀態(tài)，轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動（進(jìn)動），進(jìn)動角速度ω與外力P/2成正比，通過檢測頻率的方法測出ω，即可求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。 

八、電阻應(yīng)變式 

利用電阻應(yīng)變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作，主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。 

九、板環(huán)式 

板環(huán)式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)具有明確的應(yīng)力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結(jié)構(gòu)簡單、受力狀態(tài)穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，目前在傳感器生產(chǎn)中還占著較大的比例，而對這種結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計(jì)公式目前還不很完善，因這種彈性體的應(yīng)變計(jì)算比較復(fù)雜，通常在設(shè)計(jì)時把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行估算，特別是對1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算誤差更大，同時往往還會出現(xiàn)較大的非線性誤差。