一 、電阻應變片

電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料製成的基底上 ，即成為一片應變片。他的一個重要參數是靈敏係數K 。世紀娛樂來介紹一下它的意義 。

設有一個金屬電阻絲 ，其長度為L ，橫截麵是半徑為r的圓形 ，其麵積記作S ，其電阻率記作ρ ，這種材料的泊鬆係數是μ 。當這根電阻絲未受外力作用時 ，它的電阻值為R ：

R = ρL/S（Ω） （2—1）

當他的兩端受F力作用時 ，將會伸長 ，也就是說產生變形 。設其伸長ΔL ，其則縮小 ，即它的截麵圓半徑減少Δr 。此外 ，還可用實驗證明 ，此金屬電阻絲在變形後 ，電阻率也會有所改變 ，記作Δρ 。

對式（2--1）求全微分 ，即求出電阻絲伸長後 ，他的電阻值改變了多少。世紀娛樂有 ：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）

用式（2--1）去除式（2--2）得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）

另外 ，世紀娛樂知道導線的橫截麵積S = πr2 ，則 Δs = 2πr*Δr ，所以

ΔS/S = 2Δr/r （2—4）

從材料力學世紀娛樂知道

Δr/r = -μΔL/L （2—5）

其中 ，負號表示伸長時 ，半徑方向是縮小的 。μ是表示材料橫向效應泊鬆係數 。把式（2—4）（2—5）代入（2--3） ，有

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L

=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L

= K *ΔL/L （2--6）

其中

K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （2--7）

式（2--6））說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關係 。

需要說明的是 ：靈敏度係數K值的大小是由製作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數 ，它和應變片的形狀 、尺寸大小無關 ，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 ，即它沒有量綱 。

在材料力學中ΔL/L稱作為應變 ，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 。這樣 ，式（2--6）常寫作 ：

ΔR/R = Kε (2—8)

二 、彈性體

彈性體是一個有特殊形狀的 。它的功能有兩個 ，首先是它承受稱重傳感器所受的外力 ，對外力產生反作用力 ，達到相對靜平衡 ；其次 ，它要產生一個高品質的應變場（區） ，使粘貼在此區的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務 。

以稱重傳感器的彈性體為例 ，來介紹一下其中的應力分布 。

設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁 。

肓孔底部中心是承受純剪應力 ，但其上 、下部分將會出現拉伸和壓縮應力 。主應力方向一為拉神 ，一為壓縮 ，若把應變片貼在這裏 ，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加 ，而應變片的下半部將受壓縮 ，阻值減少 。下麵列出肓孔底部中心點的應變表達式 ，而不再推導 。

ε = （3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2--9）

其中 ：Q--截麵上的剪力 ；E--揚氏模量 ：μ—泊鬆係數 ；B 、b 、H、h—為梁的幾何尺寸 。

需要說明的是 ，上麵分析的應力狀態均是“局部”情況 ，而應變片實際感受的是“平均”狀態 。

三 、檢測電路

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變為電壓輸出 。因為惠斯登電橋具有很多優點 ，如可以抑製溫度變化的影響 ，可以抑製側向力幹擾 ，可以比較方便的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用 。

因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高 ，各臂參數一致 ，各種幹擾的影響容易相互抵銷 ，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋 。

稱重傳感器性能的好壞很大程度上取決於製造材料的選擇 。稱重傳感器材料包括以下幾個部分 ：應變片材料 、彈性體材料 、貼片黏合劑材料 、密封膠材料 、引線密封材料和引線材料 。

應變片是稱重傳感器的感應部分 ，它將外力的大小轉化為電學量輸出 ，是傳感器最重要的組成部分 ，常用的應變片基材采用高分子薄膜材料 ，應變材質通常為高純度康銅 。應變片的性能不僅僅與基材和康銅純度有關 ，還與製造工藝有關 。提高工藝技術水平也是改善傳感器性能一個很重要的方麵 。

稱重傳感器彈性體的作用是傳遞外力 ，它必須具有在受到相同力大小的時候 ，產生形變一樣 ，因為應變片就粘貼在彈性體上麵 ，彈性體的形變就是應變片的形變 ；同時它還須具有複位性 ，在外力消失的時候 ，可以自動複位 。彈性體材料[ 通常選擇各樣金屬 ，主要有鋁合金 、不鏽鋼和合金鋼等等 。

貼片黏合劑是把應變片和彈性體牢牢固定在一起，使它們產生的形變永遠一致 。由此可見 ，貼片黏合劑也是一個重要部件 。21世紀初 ，使用叫多的貼片黏合劑是雙組分高分子環氧係列黏合劑 。21世紀初 ，它的性能與它自身的純度 、混合方式 、儲存時間 、固化方式、固化時間等關係很大，在使用之前按要仔細看它的詳細介紹 。

早期的稱重傳感器密封都采用密封膠 ，後來由於製造技術的發展 ，用焊接技術可以提高極大傳感器的穩定性和使用壽命 。雖然21世紀初很多采用了焊接技術 ，但是某些重要部位還需塗抹一些密封膠 。密封膠一般都采用矽膠 ，矽膠具有穩定性好的優點 ，可以防潮 、防腐蝕 ，絕緣性能也非常好 。

傳感器輸出引線如果不固定的話 ，會發生損壞或鬆動 ，導致信號不穩定或沒有輸出 。21世紀初傳感器輸出都采用連接器的方式 ，連接器的材質和緊固力度也會給輸出帶來影響 。最好采用連接器跟密封膠配合使用。內部引線也需要固定 ，防止其到處移動 。引線的質量也很重要 ，其材質性能從高到低的排列順序依次為鍍銀 、銅線和鋁線 。如果周圍高頻信號 、無線電波幹擾嚴重的話 ，還需采用屏蔽電纜 ；在腐蝕性環境和易燃易爆場合則需要采用防腐防阻燃和防爆電纜 ，外加套管進行保護 。

另外 ，稱重傳感器的靈敏度 、最大分度數 、最小等也是傳感器選用中必須考慮的指標 。

傳感器的數量和量程

傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途 、秤體需要支撐的點數(支撐點數應根據秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定)而定 。一般來說秤體有幾個支撐點就選用幾隻傳感器 。

傳感器的量程選擇可依據秤的最大稱量值 、選用傳感器的個數 、秤體自重 、可產生的最大偏載及動載因素綜合評價來決定 。下麵給出一個經過大量實驗驗證的 。

公式如下 ：

C=K0×K1×K2×K3(Wmax+W)/N

式中 C一單個傳感器的額定量程

W一秤體自重

Wmax一被稱物體淨重的最大值

N一秤體所采用支撐點的數量

K0一保險係數 ，一般取1.2～1.3之間

K1一衝擊係數

K2一秤體的重心偏移係數

K3一風壓係數

使用環境

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉換成可測量的電信號輸出裝置 。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環境 ，這點對於正確選用傳感器至關重要 ，它關係到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命 ，乃至整個衡器的可靠性和安全性 。一般情況下 ，高溫環境對傳感器造成塗覆材料融化 、焊點 、彈性體內應力發生結構變化等問題 ；粉塵 、潮濕對傳感器造成短路的影響 ；在腐蝕性較高的環境下會造成傳感器彈性體受損或產生短路現象 ；電磁場對傳感器輸出會產生幹擾 。相應的環境因素下世紀娛樂必須選擇對應的稱重傳感器才能滿足必要的稱重要求 。

準確度等級選擇

稱重傳感器的準確度等級包括傳感器的非線性 、蠕變 、重複性 、滯後 、靈敏度等技術指標 。

應用範圍及用途

譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合於 、平台秤 、等 ；鋼式懸臂梁傳感器適用於 、分選秤等 ；鋼質橋式傳感器適用於軌道衡 、等 ；柱式傳感器適用於汽車衡 、 、大噸位料鬥秤等 。稱重傳感器主要應用在各種電子衡器 、工業控製領域 、在線控製 、安全過載報警 、材料試驗機等領域 。如電子汽車衡 、電子台秤 、電子叉車 、動態軸重秤 、電子吊鉤秤、電子計價秤 、電子鋼材秤 、電子軌道衡 、料鬥秤 、配料秤 、罐裝秤等

稱重傳感器[7]  的出線方式有4線和6線兩種 ，模塊或稱重變送器的接線也有4線和6線兩種 ，要接4線還是6線首先要看你的硬件要求是怎樣的 ，原則是 ：傳感器能接6線的不接4線 ，必須接4線的就要進行短接 。
　　一般的稱重傳感器都是六線製的 ，當接成四線製時 ，電源線（EXC- ，EXC+）與反饋線（SEN- ，SEN+）就分別短接了 。SEN+和SEN-是補償線路電阻用的 。SEN+和EXC+是通路的 ，SEN-和EXC-是通路的 。
　　EXC+和EXC-是給稱重傳感器供電的 ，但是由於稱重模塊和傳感器之間的線路損耗 ，實際上傳感器接收到的電壓會小於供電電壓 。每個稱重傳感器都有一個mV/V的特性 ，它輸出的mV信號與接收到的電壓密切相關 ，SENS+和SENS-實際上是稱重傳感器內的一個高阻抗回路 ，可以將稱重模塊實際接收到的電壓反饋給稱重模塊 。假設EXC+和EXC-為10V,線路損耗 ，傳感器2mV/V ，實際上傳感器輸出最大信號為（）*2=19mV ，而不是20mV 。此時稱重傳感器內部就會把19mV作為最大量程 ，前提是傳感器必須通過反饋回路把實際電壓反饋給稱重模塊 。在稱重傳感器上將EXC+與 SENS+短接 ，EXC-與SENS-短接 ，僅限於傳感器與稱重模塊距離較近 ，電壓損耗非常小的場合，否則測量存在誤差 。

1 、稱重傳感器[8]  要輕拿輕放 ，尤其對於用合金鋁材料作為彈性體的小容量傳感器 ，任何振動造成的衝擊或者跌落 ，都很有可能造成很大的輸出誤差 。

2 、設計加載裝置及安裝時應保證加載力的作用稱重傳感器受力軸線重合 ，使傾斜負荷和偏心負荷的影響減至最小 。

3 、在水平調整方麵 。如果使用的是稱重傳感器的話 ，其底座的安裝平麵要使用水平儀調整直到水平 ；如果是多個傳感器同時測量的情況 ，那麽它們底座的安裝麵要盡量保持在一個水平麵上 ，這樣做的目的主要是為了保證每個傳感器所承受的力量基本一致 。

4 、按照其說明中稱重傳感器的量程選定來確定所用傳感器的額定載荷 。

5 、為防止化學腐蝕．安裝時宜用凡士林塗稱重傳感器外表麵 。應避免陽光直曬和環境溫度劇變的場台使用 。

6 、在稱重傳感器加載裝置兩端加接銅編織線做的旁路器 。

7 、電纜線不宜自行加長 ，在確實需加長時應在接頭處錫焊 ，並加防潮密封膠 。

8 、在稱重傳感器周圍最好采用一些擋板把傳感器罩起來 。這樣做的目的可防止雜物掉進傳感器的運動部分 ，影響其測量精度 。

9 、傳感器的電纜線應遠離強動力電源線或有脈衝波的場所 ，無法避競時應把稱重傳感器的電纜線單獨穿入鐵管內 ，並盡量縮短連接距離 。

10 、按其說明中的稱重傳感器量程選定來確定所用傳感器的額定載荷 ，稱重傳感器雖然本身具備一定的過載能力 ，但在安裝和使用過程中應盡量避免此種情況 。有時短時間的超載 ，也可能會造成傳感器永久損壞 。

11 、在高度精度使用場合 ，應使/稱重傳感器和儀表在預熱30分鍾後使用 。

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 。

應變 (正向和負向) 通過安裝在彈性體上的應變片