1、重量傳感器的工作原理

1、結(jié)構(gòu)組成

（下簡稱儀表）、稱重傳感器（下簡稱傳感器）、連接件、限位裝置及接線盒等零部件組成，還可以選配打印大屏幕顯示器、計算機(jī)和穩(wěn)壓電源等外部設(shè)備。

2、工作原理

被稱重物或載重汽車置于承載器臺面上，在重力作用下，通過承載器將重力傳遞至稱重傳感器，使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，貼附于彈性體上的應(yīng)變計橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比例的電信號，經(jīng)線性放大器將信號放大。再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由儀表的微處理機(jī)（CPU）對重量信號進(jìn)行處理后直接顯示重量數(shù)據(jù)。配置打印機(jī)后，即可打印記錄稱重數(shù)據(jù)，如果配置計算機(jī)可將計量數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

在稱重傳感器的彈性體上粘貼有應(yīng)變計，組成惠斯登電橋。在無負(fù)荷時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。當(dāng)彈性體承受載荷時，各應(yīng)變計隨之產(chǎn)生與載荷成比例的應(yīng)變，由輸出電壓即可測出外載重量，通過儀表的通訊接口可以與上位機(jī)連接。

2、稱重傳感器的原理及檢測方法是什么？

EXC+、EXC-代表的是電源；SIG+、SIG-代表的是反饋回去的稱重信號。

1、稱重傳感器原理的測試原理稱重傳感器的測試流程如圖所示.稱重傳感器的電壓輸出范圍為0～30mV.檢測標(biāo)準(zhǔn)主要有:未受力的零點電壓U0≤5mV;20min前后輸出電壓變化范圍和受力過程中最大電壓和最小電壓變化不超過0.006mV,即Uoe-U0≤0.006mV,Umax-Umin≤0.006mV;受力過程中輸出電壓每間隔5min的變化不超過0.003mV.整個測試過程中所有輸出電壓符合以上測試標(biāo)準(zhǔn),則說明傳感器精確度達(dá)到要求,性能良好;否則,傳感器不能準(zhǔn)確反映出所受壓力,線性誤差大,傳感器不合格。

2、稱重傳感器檢測數(shù)據(jù)分析在傳統(tǒng)檢測中,通常使用高精度萬用表測量傳感器的輸出電壓,工作人員讀表記錄數(shù)據(jù).其最大缺點是每次只能讀取一支傳感器的數(shù)據(jù),而且每次切換測試機(jī)臺時,萬用表需要3s的穩(wěn)定時間才能讀數(shù),記錄數(shù)據(jù)需要1s時間.導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生很大的時間誤差,進(jìn)而影響了合格品的判定.例如當(dāng)讀取U5時,1號機(jī)臺讀取到的是1號傳感器5min時的精確值,而讀到32號機(jī)臺時,實際時間已經(jīng)進(jìn)行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是說32號機(jī)臺上的傳感器的U5并不是5min時的電壓,而是422s的電壓.從第1路到第32路,產(chǎn)生了122s的時間誤差.稱重傳感器自動檢測系統(tǒng)使用多路數(shù)據(jù)采集卡,可將每路輸出電壓的平均讀取時間降低到幾秒鐘之內(nèi),解決了傳統(tǒng)檢測中的時間誤差問題。

3、稱重傳感器的工作原理

負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統(tǒng)稱，用單項參數(shù)評價它的計量特性。

電阻應(yīng)變式稱重傳感器主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸，計量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000～1/10000，結(jié)構(gòu)較簡單，可靠性較好。大部分電子衡器都使用這種傳感器。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，使粘貼在他表面的電阻應(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)生變化增大或減小，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。在測量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會引起塑性變形。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程應(yīng)變正向和負(fù)向通過安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號。最簡單的彎曲梁稱重傳感器只有一個應(yīng)變片。通常，彈性體和應(yīng)變片通過多種方式來結(jié)合，類似外殼密封部件等來保護(hù)應(yīng)變片。

稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素，實際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個因素考慮。稱重傳感器的量程根據(jù)你的用途，稱重傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動載因素綜合評價來決定。一般來講，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(zhǔn)確度就越高。但是在實際的使用當(dāng)中，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，因此選用傳感器時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。其次稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時候不應(yīng)該盲目追求高等級的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議。對于傳感器制造廠家來講，它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等。

稱重傳感器基本知識

1、什么是稱重傳感器？

稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉(zhuǎn)換成電量信號的轉(zhuǎn)換裝置。

2、稱重傳感器的測量原理是什么？

稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變片組成測量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細(xì)，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的（應(yīng)變，就是尺寸的變化）。

3、稱重傳感器的構(gòu)造原理？

金屬電阻具有阻礙電流流動的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來講，越是細(xì)長，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時，其電阻值就會在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那麼，當(dāng)被測物體受外力而伸縮時，金屬電阻絲（膜）也會按比例伸縮，其阻值也會相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測量重量信號的。

4、稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式？

稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測對象的不同，其外形構(gòu)造也會不同。

A、比較常見的稱重傳感器的外形構(gòu)造：

圓柱形（杯柱形）；S形；長方形等。

B、測重形式：

壓縮式；伸張式。

圓柱形（杯柱形）一般均為壓縮式測重形式。

S形，長方形均為壓縮式，伸張式兩用測重形式。

C、內(nèi)部金屬稱重梁形式：

一般分為單孔或雙孔形式。

D、鶴林公司使用的稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式：

圓柱形——稱重倉（壓縮式），原料粉煤灰秤（壓縮式）。

S形——皮帶秤（壓縮式），包裝機(jī)袋重秤（伸張式）。

長方形——汽車衡（壓縮式），軌道衡（壓縮式），煤粉天平秤（伸張式），固體流量計（壓縮式）。

5、稱重傳感器的電路組成？

稱重傳感器進(jìn)行測量時，我們需要知道的是應(yīng)變片受應(yīng)變時的電阻變化。通常總是采用應(yīng)變片組成橋式電路（惠斯登電橋），將應(yīng)變片引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化來進(jìn)行測量的。

設(shè)：電橋的輸入激勵電壓為Ei, ①

則電橋的輸出電壓△E0為：

R1 R2

△E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]

輸入激勵電壓 ③ 輸出電壓

令電橋的初始條件為

R1=R2=R3=R4， ④

則△E0=0。

設(shè)電阻值R1的應(yīng)變片受應(yīng)變作用 R3 R4

后的電阻變化為R+△R，則電橋的輸 ②

出電壓△E0為：

△E0=Ei[△R/（4R+2△R）]≌（△R/4R）Ei (R>>△R)

由于△R=R×K0×ε，所以

△E0=（Ei×K0×ε）/4

例如，設(shè)K0=2，ε=1000×0.000001, Ei=1V

則: △E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV

式中 K0=系數(shù)（一般為2）

ε=應(yīng)變系數(shù)(一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當(dāng)于10~40Kgf/mm2。)

Ei=輸入的激勵電壓

為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設(shè)計成4枚應(yīng)變片都受力作用的形式(4個工作片)。

此時 △E0=0.5mV×4=2 mV

6、傳感器的輸出靈敏度的表示方法？

電橋的輸出電壓通常用輸入激勵電壓為1V時的輸出電壓（mV/V）來表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。

7、為什么傳感器內(nèi)部要加補(bǔ)償電路？

稱重傳感器在制造過程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應(yīng)變片電路中附加對零點和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變片外，其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。

零點補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點隨溫度的變化，因此，出應(yīng)變片本身的溫度自補(bǔ)償外，又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變片的溫度系數(shù)不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。

靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化，即補(bǔ)償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此，對電橋中串接了兩個與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。

8、稱重傳感器的參數(shù)指標(biāo)（中英文對照）

Model: STC-100Kg (型號規(guī)格)

Cap: 100Kg （量程范圍）

Date: 2005/01/14 （生產(chǎn)日期）

S/N: X02274 （出廠編號）

FSO: 2.9981 mV/V （靈敏度）

Recommended Excitation: 10V AC/DC （推薦激勵電壓）

Maximum Excitation: 15V AC/DC （最大激勵電壓）

Output at Rated Load: 2.9981 mV/V （額定負(fù)荷輸出）

Non Linearity:<0.020% （非線性）

Hysteresis:<0.020% （滯后）

Creep(30 minutes): 0.029% （30分鐘蠕動）

Non Repeatability:<0.01% （非重復(fù)性）

Zero Retum(30 minutes): 0.030% （30分鐘零點漂移）

Temp. Effect/℃ on Span:<0.0015% （溫度變化1℃對量程的影響）

Temp. Effect/℃ on Zero:<0.0026% （溫度變化1℃對零點的影響）

Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ （溫度補(bǔ)償范圍）

Operating Temp.Range: -20 to 60℃ （工作溫度范圍）

Zero Balance: ±1% （零點平衡）

Input Resistance: 380±5Ω （輸入阻抗）

Output Resistance: 350±3Ω （輸出阻抗）

Insulation Resistance(50VDC): >5000MΩ （絕緣電阻）

Deflecion at Rated Load: Nil （零） （額定負(fù)荷下的傾斜度）

Safe Overload: 150% （允許超載）

Ultimate Overload: 300% （最終超載）

9、稱重傳感器引線功能的具體判斷方法

由于不同生產(chǎn)廠家的傳感器引線的顏色不同，所以不能以具體顏色來判斷引線功能。

4、稱重傳感器原理是什么，有誰知道？需要關(guān)注哪些點

稱重傳感器的構(gòu)成與優(yōu)缺點

稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用最傳統(tǒng)概念上，負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、漢力傳感器的統(tǒng)稱，用單項參數(shù)評價計量特性。舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和施甲環(huán)境條住完全不同的“啾重"和“視力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區(qū)分。

舊國標(biāo)共有21項指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗;并用非線性、滿后誤差、重復(fù)性誤差、輯變、零點溫度附加誤差以及額定翰出溫度)加誤差5項頁指標(biāo)中的最大誤差，來確定稱重傳感曜準(zhǔn)確度等級，分別用0.02、0.03、0.05表示。

一、電阻應(yīng)變式稱重傳感器

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、漢量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件中受力變形時，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。

電阻應(yīng)變式傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸。

二、電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理

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，使粘貼在他表面的電阻應(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，阻值將發(fā)生變化(增大或減小)，再經(jīng)相應(yīng)地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。

構(gòu)成

1、敏感元件

直接感受被測量(質(zhì)量)并輸出與被測星有確定關(guān)系的其他量的元件，如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測物體的質(zhì)星轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫?電容式稱重傳感器的彈性體將被漢的質(zhì)星轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?/span>

2、變換元件

又稱傳感元件，是將敏感元件的翰出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跐h星的信號，如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(或稱電阻應(yīng)變片)，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻性的變化，電容式稱重傳感器的電容器，將彈性體的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?，有時某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能，如電壓式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生變形的同時輸出電信。

3、測量元件

將變換元件的輸出變換為電信號，為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便，如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路，壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。

4、輔助電源

為傳感眼的電信號輸出提供能星，一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作，因此，作為一個產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求，但不作為稱重傳感騾的組成部分，有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作，所以并非所有傳感器都要有輔助電源。

缺點

一、輸出阻抗高，負(fù)載能力差

電容式稱重傳感器的容性受其電極的幾何尺寸等狠制不易做得很大，一般為幾十到幾百微法，甚至只有幾個做法，因此，電容式稱重傳感器的輸出阻抗高，因而負(fù)載能力差，易受外界干擾影響產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至無法工作，必須采取妥善的屏蔽措施，從而給設(shè)計和使用帶來不便，容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值極高，否則絕線部分將作為旁路電阻而影響儀器的性能，為此還要特制法注意走過的環(huán)境如溫度、清潔度等。若采用高頻供電，可降低電容式稱重傳感器的輸出抗阻，但高頻放大、傳感器遠(yuǎn)比低頻的復(fù)雜，且寄生電容影響大，不易保證工作的穩(wěn)定性。

二、輸出特性非線性

電容式稱重傳感器的翰出特性是非線性的，雖采用差分型來改善，但不可能完全消除，其他類型的電容傳感器只有忽略了電場的邊緣效應(yīng)時，輸出特性才里線性，否則邊緣效應(yīng)所產(chǎn)生的附加電容量將與傳感器電容器直接疊加，使輸出特性非線性。

三、寄生電容影響大

電容式稱重傳感器的初始電容量小，而連接傳感器和電子線路的引線電容、電子線路的雜散電容以及傳感騷內(nèi)板極與周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等所譖寄生電容卻較大，不僅降低了傳感器的靈敏度，而丑這些電容常常是隨機(jī)變化的，將使儀器工作很不穩(wěn)定，影響測量精度，因此對電纜的選擇、安裝、接法都有嚴(yán)格的要求。例如，采用屏蔽性好、自身分布電容小的高頻電線作為引線。引線粗而短，要保證儀器的縶散電容小而穩(wěn)定等等，否則不能保證高的測量精度。