電子秤常用的電阻應變式稱重傳感器講解

稱重傳感器是整個傳感器大家族中歷史最長,、應用廣、技術相對成熟的一個分支,。我國稱重傳感器的發(fā)展源于軍工企業(yè)中航空航天領域的力學測試,，其歷史可以追溯到上世紀六十年代。我國衡器工業(yè)的快速發(fā)展,，推動了我國稱重傳感器制造企業(yè)發(fā)展的進程,。特別是在近十年當中應用領域的不斷拓展，使用數(shù)量的不斷增加,，已經促使稱重傳感器制造形成了一個強大的產業(yè)群體,。對我國的衡器工業(yè),，乃至工業(yè)自動化領域產生深遠而積極的影響。

一,、稱重傳感器原理：

電阻應變式稱重傳感器是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置,。電阻應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）在外力作用下產生彈性變形,，使粘貼在它表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形,，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程,。

二,、稱重傳感器的應用領域：

電阻應變式稱重傳感器結構較簡單，準確度高,，適用面廣,，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用,。稱重傳感器可應用于多種領域,，如：衡器制造、冶金,、石油化工,、食品生產、機械制造,、造紙,、鋼鐵、交通,、礦山,、水泥、紡織等行業(yè),。傳統(tǒng)行業(yè)中的料罐,、料斗稱重、反應釜,、平臺秤,、電子秤、皮帶秤,、地磅,、起重機、分選機,、包裝秤,、TMR飼料攪拌機,、配比稱重等領域。新型行業(yè)一般應用于物聯(lián)網稱重,，如：智能垃圾箱稱重,、無人售貨機,、倉儲貨架,、無人超市、自動化罐裝,、智能稱重購物車,、食堂稱重系統(tǒng)、車載稱重系統(tǒng),、醫(yī)療床稱重等領域,。

三、電阻應變式稱重傳感器生產制造環(huán)節(jié)

1.彈性元件的金屬材料對稱重傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性起著關鍵作用,。應選擇強度極限和彈性極限高,、彈性模量時間和溫度穩(wěn)定性好、彈性滯后小,、加工和熱處理引起的殘余應力小的材料,。有數(shù)據(jù)表明，只要淬火后材料的塑性好,，加工熱處理后的殘余應力就會小,。要特別注意彈性模量隨時間的穩(wěn)定性，要求材料的彈性模量在稱重傳感器的使用壽命期間不會發(fā)生變化,。

2.應變式稱重傳感器在制造過程中的工作原理和整體結構決定了生產過程中有些工序必須人工操作,，人為因素對稱重傳感器的質量影響很大。因此,，需要制定科學,、合理、可重復的制造工藝,，增加計算機控制的自動或半自動工藝,，最大限度地減少人為因素對產品質量的影響。

3.稱重傳感器的彈性元件,、殼體,、膜片、上壓頭和下壓墊的設計必須保證加載后結構中不發(fā)生性能波動,，或者性能波動很小,。因此，在稱重傳感器的設計中,，應變區(qū)的應力應盡可能單一均勻,；貼片位置優(yōu)選是平的,；在結構上保證有一定的抵抗偏心荷載和側向荷載的能力；安裝力遠離應變區(qū),，測量時應避免承重點位移,。雖然稱重傳感器是一種組裝產品，但為了保證最佳的技術性能和長期穩(wěn)定性,，它盡可能設計成一個整體結構,。

4.加工和熱處理過程在彈性元件的加工過程中，不均勻的表面變形會產生較大的殘余應力,。切削量越大,，殘余應力越大，磨削產生的殘余應力最大,。因此,，需要制定合理的加工工藝，合適的切削參數(shù),。在熱處理過程中,，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料的相變，在芯層和表層產生不同方向的殘余應力,，芯層產生拉應力,，表層產生壓應力。必須采用回火工藝產生相反方向的應力,，抵消殘余應力,，減少殘余應力的影響。

5.電路補償和調整應變式稱重傳感器屬于組裝和制造,，貼片組裝和橋接后形成產品,。由于不可避免的內部缺陷和外部環(huán)境條件的影響，稱重傳感器的一些性能指標不能滿足設計要求,，因此必須進行各種電路補償和調整,，以提高稱重傳感器本身的穩(wěn)定性和對外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善而精細的電路補償技術是提高稱重傳感器穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié),。

6.保護和密封保護和密封是稱重傳感器制造過程中的關鍵工序,，是稱重傳感器能夠承受客觀環(huán)境和感性環(huán)境的影響，穩(wěn)定可靠工作的根本保證,。如果保護性密封不好,，連接到彈性元件上。電阻應變片和應變膠層都會吸收空氣中的水分,，產生塑化,，導致粘接強度和剛度下降，導致零點漂移和輸出不規(guī)則變化，直至稱重傳感器失效,。因此,，有效的保護密封是稱重傳感器長期穩(wěn)定運行的根本保證，否則,，所有的技術成果都將付諸東流,。除了處理上述因素外，提高稱重傳感器穩(wěn)定性最重要的途徑是采取各種技術措施和工藝手段,，模擬使用條件,，進行有效的人工老化試驗，盡可能釋放殘余應力,，使其性能波動最小化,。

四：電阻應變式稱重傳感器的優(yōu)點和缺點:

電阻應變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)千噸,，計量準確度達1/1000～1/10000,，以其結構簡單，安裝方便,，工作可靠,，為大部分電子衡器所使用。

電阻應變式傳感器的優(yōu)點是準確度高,，測量范圍廣,，壽命長，結構簡單,，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,。

電阻應變式稱重傳感器的缺點是存在機械滯后、蠕變和零漂,、應變極限,，對于大應變有較大的非線性、輸出信號較弱,，但是可通過一定措施改進,。

五、稱重傳感器是如何工作的,？

要回答"稱重傳感器是如何工作的,？" 我們首先需要知道"應變片是如何工作？"應變片是測量施加力時電阻變化的裝置,。典型的應變片由非常細的線或箔網,，以網格模式設置，當沿一個軸施加應變時，產生線性電阻變化,。有多種類型的應變片可供選擇：

線性應變片：連接到應變片背的導線與應變片的邊緣平行,。這些用于測量軸向應變和彎曲應變。

剪切應變片：連接到應變片背的導線以 45o 方向布置到壓力架兩側,。這些用于測量剪切應變,。

應變片通常與更多應變片配合使用，以提高精度,。一個有源應變片稱為四分之一橋,，兩個有源應變片為半橋，四個有源應變片稱為全橋,。

應變片電阻變化在張力稱重電池與壓縮稱重細胞不同,。張緊力使應變片變薄變長，增加電阻,。壓縮力使應變片變厚變短,，電阻降低。應變片粘附在薄背（托架）上,，該背襯直接連接到稱重單元,，使應變片能夠體驗稱重傳感器的應變。