拉式稱重傳感器基本原理
拉力傳感器的介紹：
拉力傳感器又叫電阻應(yīng)變式傳感器，隸屬于稱重傳感器系列。它使用兩個拉力傳遞部分傳力，在其結(jié)構(gòu)中含有力敏器件和兩個拉力傳遞部分，在力敏器件中含有壓電片、壓電片墊片，后者含有基板部分和邊緣傳力部分，其特征是使兩個拉力傳遞部分的兩端分別固定在一起，用兩端之間的橫向作用面將力敏器件夾緊，壓電片墊片在一側(cè)壓在壓電片的中心區(qū)域，基板部分位于壓電片另一側(cè)與邊緣傳力部分之間并緊貼壓電片，其用途之一是制成鉤秤以取代桿枰。實際工作環(huán)境對于正確選用拉力傳感器至關(guān)重要，它不僅關(guān)系到拉力傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，甚至整個衡器的可靠性和安全性。
拉力傳感器的優(yōu)點是精度高，測量范圍廣,壽命長,結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。它的缺點是對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可采取一定的補償措施。因此它廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。
拉式稱重傳感器基本原理：
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?。?，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，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械地分布在一塊有機材料制成的基底上。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，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵消。
拉式稱重傳感器所具備的特性：
1：重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。
2：線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的大偏差值與滿量程輸出值之比。
3：遲滯：傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間，其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。
4：靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。
5：漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，這個現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)。
拉式稱重傳感器結(jié)構(gòu)和功能：
稱重傳感器由帶有應(yīng)變片的彈性體組成。彈性體通常由鋼或鋁制成，非常結(jié)實，具有非常小的彈性變形。正如名詞“彈性體”所言，鋼或鋁在負載下產(chǎn)生一定量的變形，但隨后會返回到初始位置，彈性地響應(yīng)每次負載。這些極小的變化可以通過應(yīng)變片獲得。應(yīng)變片的變形由電子儀器解釋以確定重量。
要了解最后一點，我們需要更詳細地解釋應(yīng)變片：它們是電導(dǎo)體，以蜿蜒的方式牢固地附著在基底上。當(dāng)基底被拉動時，它和電導(dǎo)體就會一起變長。當(dāng)其收縮時，將變短。這將導(dǎo)致電導(dǎo)體中的電阻產(chǎn)生變化。
應(yīng)變片牢固地被固定到到彈性體上，因此它經(jīng)歷相同的變形。對于稱重傳感器來說，這些應(yīng)變片被布置在惠斯通電橋中（見圖1）。這意味著四個應(yīng)變片連接，組成一個橋路，并且被測量力的方向與測量柵絲相應(yīng)對齊。
如果一個物體放置在稱重傳感器上或懸掛在其上，則可以確定物體的重量。稱重傳感器的預(yù)期負載總是沿著地心的方向，即重力方向。也就是只能獲得載荷重力方向的力分量。而力傳感器不是這樣，盡管設(shè)計類似。力傳感器可以獲取所有方向上發(fā)生的載荷。與地球引力的方向和安裝方式無關(guān)。
