電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理
稱重傳感器廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡(jiǎn)單介紹下常用的應(yīng)變片傳感器原理。力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片稱重傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片稱重傳感器、壓阻式稱重傳感器、電感式稱重傳感器、電容式稱重傳感器、諧振式稱重傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用Z為廣泛的是壓阻式稱重傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。
在了解壓阻式稱重傳感器時(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用Z多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU )顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
為什么要使用稱重傳感器？
稱重傳感器在當(dāng)今大多數(shù)重工業(yè)、制造工廠、大型生產(chǎn)車間和嚴(yán)格的質(zhì)量控制環(huán)境中被廣泛接受為現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)。在全球銷售中，如此大比例仍然依賴于精確的重量測(cè)量，這是稱重傳感器在現(xiàn)代商業(yè)中扮演如此重要角色的一個(gè)原因。在更直接的工業(yè)用途中，稱重傳感器對(duì)于維護(hù)精確的質(zhì)量控制系統(tǒng)，促進(jìn)制造一致性和安全過程極為重要。它們還廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)療和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)用于各種科學(xué)和研究目的的最佳精確測(cè)量。稱重傳感器在一系列行業(yè)中正迅速變得更為普遍，這些行業(yè)本質(zhì)上不太依賴精確重量測(cè)量，例如在一般物流和貨運(yùn)計(jì)算中。稱重傳感器技術(shù)與多種其他數(shù)字和基于計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)本質(zhì)上是兼容的，使所有類型的公司能夠?qū)崟r(shí)快速訪問、監(jiān)控和響應(yīng)關(guān)鍵診斷信息。
由于使用傳統(tǒng)的機(jī)械平臺(tái)稱重設(shè)備要做到這一點(diǎn)要困難得多，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，對(duì)大多數(shù)公司來說，安裝稱重傳感器往往更為高效且具有成本效益。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理：
電阻應(yīng)變片是由用于測(cè)量應(yīng)變的元件。它能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。電阻應(yīng)變片是由Φ=0.02-0.05mm的康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片中（基底）制成。用鍍銀銅線與應(yīng)變片絲柵連接，作為電阻片引線。
電阻應(yīng)變片有多種形式，常用的有絲式和箔式。它是由直徑為0.02～0.05mm的康銅絲或者鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片（基底）中制成，用鍍錫銅線與應(yīng)變片絲柵連接作為應(yīng)變片引線，用來連接測(cè)量導(dǎo)線。
電阻應(yīng)變片的測(cè)量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關(guān)之外，還與金屬絲的長(zhǎng)度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。
dR/R=Ks*ε
其中，Ks為材料的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變的電阻變化率，標(biāo)志著該類絲材電阻應(yīng)變片效應(yīng)顯著與否。ε為測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變，為無量綱的量，但習(xí)慣上仍給以單位微應(yīng)變，常用符號(hào)με表示。
由此可知，金屬絲在產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)時(shí)，應(yīng)變?chǔ)排c電阻變化率dR/R成線性關(guān)系，這就是利用金屬應(yīng)變片來測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。
稱重傳感器接線模式：
EXC正電源連接到紅線，EXC負(fù)電源連接到黑線，SIG正信號(hào)連接到綠色，SIG負(fù)信號(hào)連接到白色，粗黑線是地線。()四線稱重傳感器和六線稱重傳感器的區(qū)別稱重傳感器可以采用兩種不同的輸入和輸出接線方式:一種是四線連接方式，另一種是六線連接方式(如圖所示)。四線連接法稱重傳感器(如圖)對(duì)二次儀表沒有特殊要求，使用方便，但電纜較長(zhǎng)時(shí)，容易受到環(huán)境溫度波動(dòng)等因素的影響；六線連接法稱重傳感器要求與其配套使用的二次儀表具有反饋輸入接口，這在應(yīng)用范圍上有一定的局限性，但不易受環(huán)境溫度波動(dòng)等因素的影響，在精密測(cè)量和遠(yuǎn)距離測(cè)量方面有一定的優(yōu)勢(shì)。在稱重設(shè)備中，四線傳感器被廣泛使用。如果你想把六線傳感器連接到四線傳感器，你可以把正反饋和正激勵(lì)連接在一起，負(fù)反饋和負(fù)激勵(lì)連接在一起。
稱重傳感器的結(jié)構(gòu)組成：
l變換元素
它是稱重傳感器元件的一種，它會(huì)將稱重傳感器元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的信號(hào)。
l測(cè)量元件
是將稱重傳感器轉(zhuǎn)換元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便于進(jìn)一步傳輸和處理。
l輔助電源
為稱重傳感器的電信號(hào)輸出提供能量，通常，稱重傳感器需要外部電源才能工作，因此，稱重傳感器必須標(biāo)明電源要求。
