稱(chēng)重傳感器的工作原理

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質(zhì)量是七個(gè)基本物理量之一,。在實(shí)際應(yīng)用中,，質(zhì)量通常以物體重量的形式體現(xiàn),。重量是由于物體的質(zhì)量而作用在物體上的重力,。

如何測(cè)量物體的重量,？它是通過(guò)感應(yīng)它在重力影響下施加的壓力來(lái)完成的,。通過(guò)感測(cè)施加的壓力來(lái)測(cè)量重量的裝置稱(chēng)為稱(chēng)重傳感器。應(yīng)變片稱(chēng)重傳感器非常普遍,，直接與微控制器和微型計(jì)算機(jī)連接,。在本文中，我們將討論不同類(lèi)型的稱(chēng)重傳感器和儀表稱(chēng)重傳感器,。

什么是稱(chēng)重傳感器

稱(chēng)重傳感器傳感器將壓力或機(jī)械力轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào),。稱(chēng)重傳感器有多種變體，其尺寸,、形狀和工作原理各不相同。稱(chēng)重傳感器通常用于家庭和工業(yè)應(yīng)用,。稱(chēng)重傳感器在國(guó)內(nèi)的一些應(yīng)用包括個(gè)人稱(chēng)重機(jī),、廚房秤、浴室秤,、托盤(pán)秤和行李稱(chēng)重機(jī),。稱(chēng)重傳感器的一些工業(yè)應(yīng)用包括巖土工程設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備,、皮帶秤,、料斗秤、軌道秤和車(chē)載稱(chēng)重機(jī),。

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稱(chēng)重傳感器的類(lèi)型

稱(chēng)重傳感器的尺寸,、形狀、應(yīng)用和工作原理有很大差異,。對(duì)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行分類(lèi)的最簡(jiǎn)單方法是按工作原理分類(lèi),。基于此,，幾乎所有稱(chēng)重傳感器都屬于以下三個(gè)類(lèi)別之一,。

• 液壓稱(chēng)重傳感器
• 氣動(dòng)稱(chēng)重傳感器
• 應(yīng)變計(jì)稱(chēng)重傳感器
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液壓稱(chēng)重傳感器通過(guò)感測(cè)施加到流體上的推力來(lái)測(cè)量機(jī)械力。它們具有典型的活塞和氣缸設(shè)置，其中流體儲(chǔ)存在兩個(gè)活塞之間,。其中一個(gè)活塞是固定不動(dòng)的,。另一個(gè)活塞可在壓力或推力的作用下移動(dòng)�,；钊�的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致布爾登管內(nèi)的壓力發(fā)生變化,，壓力表會(huì)檢測(cè)到這一變化。這些類(lèi)型的稱(chēng)重傳感器通常是模擬的,。

氣動(dòng)稱(chēng)重傳感器通過(guò)感測(cè)空氣或氣體壓力來(lái)測(cè)量機(jī)械力,。它具有類(lèi)似的圓柱形設(shè)置，其中氣缸充滿(mǎn)空氣或氣體,，并且可移動(dòng)的活塞放置在稱(chēng)重傳感器的頂部,。當(dāng)壓力施加在活塞上時(shí)，氣缸內(nèi)的氣壓發(fā)生變化,，導(dǎo)致空氣從氣缸底部的噴嘴中逸出,。逸出的空氣/氣體施加的壓力由稱(chēng)重傳感器內(nèi)的壓力表測(cè)量。

應(yīng)變計(jì)稱(chēng)重傳感器通過(guò)感測(cè)稱(chēng)重傳感器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變計(jì)的變形來(lái)測(cè)量機(jī)械力,。應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器是最常見(jiàn)的稱(chēng)重傳感器類(lèi)型,。它們有多種形狀和配置。例如,，棒型稱(chēng)重傳感器有四個(gè)應(yīng)變片,；兩個(gè)放置在酒吧的兩端。稱(chēng)重傳感器以 Z 形排列在稱(chēng)重秤上的兩個(gè)平臺(tái)之間,。當(dāng)一些重物放在桿（頂部平臺(tái)）上時(shí),，稱(chēng)重傳感器會(huì)由于施加的力而彎曲。桿中的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)測(cè)量張力,，兩個(gè)測(cè)量壓縮以檢測(cè)由此產(chǎn)生的彎曲變形,。桿式稱(chēng)重傳感器也稱(chēng)為彎曲梁式稱(chēng)重傳感器。

四個(gè)稱(chēng)重傳感器以惠斯通電橋形式排列,，以在典型稱(chēng)重機(jī)中實(shí)現(xiàn)最大靈敏度,。

4 a+ \  u4 u# s! d; i4 P2 N應(yīng)變片稱(chēng)重傳感器的類(lèi)型

應(yīng)變片稱(chēng)重傳感器有多種形狀和設(shè)置。以下是一些常用類(lèi)型（基于形狀）及其設(shè)置,。

桿式稱(chēng)重傳感器：這些也稱(chēng)為彎曲梁稱(chēng)重傳感器,。稱(chēng)重傳感器是一根直桿，桿的兩端都有孔,。這些孔用于固定螺釘,，以形成具有兩個(gè)平臺(tái)的 Z 形結(jié)構(gòu)。一個(gè)平臺(tái)保持固定不動(dòng),，而另一個(gè)平臺(tái)可以向下彎曲并在其上放置重量,。上圖顯示了桿式稱(chēng)重傳感器的示例,。

桿式稱(chēng)重傳感器可以有一個(gè)應(yīng)變片或多個(gè)應(yīng)變片。在單個(gè)應(yīng)變片稱(chēng)重傳感器中,，只有一個(gè)應(yīng)變片存在于桿的兩端之間,。在施加機(jī)械力時(shí)，應(yīng)變片會(huì)根據(jù)其設(shè)置承受拉力或壓力,。張力或壓縮改變了應(yīng)變片的電阻值,，由放大器電路檢測(cè)到。單個(gè)應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器只有三根線,，其中兩根線用于激勵(lì)（電源電壓和接地）,，第三根線用于模擬輸出。

帶有多個(gè)應(yīng)變片的桿式稱(chēng)重傳感器更為常見(jiàn),。這些稱(chēng)重傳感器通常有四個(gè)以惠斯通結(jié)構(gòu)連接的應(yīng)變計(jì),。桿的兩端有兩個(gè)應(yīng)變片。兩端的一對(duì)應(yīng)變片在相等和相反的方向上測(cè)量張力和壓縮——四個(gè)應(yīng)變片充當(dāng)壓力相關(guān)的可變電阻器,。當(dāng)重物放置在稱(chēng)重傳感器的加載點(diǎn)時(shí),，它會(huì)發(fā)生彎曲變形。對(duì)于滿(mǎn)量程負(fù)載能力,，彎曲變形通常在 0.1mm 到 1mm 之間,。

由于彎曲變形，應(yīng)變片對(duì)在兩端受到拉伸和壓縮,，如下圖所示,。

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應(yīng)變片沿桿放置，它們可以在桿的彎曲變形上承受最大應(yīng)變,。在內(nèi)部,，應(yīng)變計(jì)排列成惠斯通結(jié)構(gòu)，如下圖所示,。

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張力下的應(yīng)變片變得更薄和更長(zhǎng)。結(jié)果,，它的阻力增加了,。受壓的應(yīng)變片會(huì)變厚變短。結(jié)果,，它的阻力降低了,。在正常情況下，所有應(yīng)變片的阻值相同,，惠斯通電橋輸出端的電壓差為零,。當(dāng)重量放在傳感器上時(shí)，應(yīng)變片 R1 和 R3 會(huì)受到拉力,，導(dǎo)致電阻增加,，而應(yīng)變片 R2 和 R4 會(huì)受到壓縮,，導(dǎo)致電阻降低。這會(huì)在惠斯通電橋的輸出端產(chǎn)生不同的電壓,。輸出電壓在 mV 范圍內(nèi)并傳遞到放大器電路,。

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惠斯通棒式稱(chēng)重傳感器至少帶有四根電線。應(yīng)變片的激勵(lì)有兩條線,，即電源電壓和地線,。另外兩條線測(cè)量惠斯通電橋的差分電壓。

桿式稱(chēng)重傳感器可以是單點(diǎn),、單端剪切梁,、雙端剪切梁或鋼絲繩稱(chēng)重傳感器。

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S 型稱(chēng)重傳感器：這些稱(chēng)重傳感器用于測(cè)量懸掛重量,。稱(chēng)重傳感器呈 S 形,，兩端有孔，用于固定懸掛螺栓或桿端,。當(dāng)稱(chēng)重傳感器懸掛重物時(shí),，兩端的應(yīng)變計(jì)都會(huì)受到拉力。如果重物放在稱(chēng)重傳感器上,，兩端的應(yīng)變計(jì)都會(huì)受到壓縮,。拉桿式稱(chēng)重傳感器也以相同的原理工作。

單應(yīng)變計(jì)稱(chēng)重傳感器：這些稱(chēng)重傳感器由單個(gè)應(yīng)變計(jì)組成,。應(yīng)變計(jì)會(huì)根據(jù)其設(shè)置承受拉力或壓力,。在拉伸或壓縮下，其輸出電阻發(fā)生變化,，由放大電路檢測(cè)到,。這些稱(chēng)重傳感器可用作稱(chēng)重按鈕、平面稱(chēng)重傳感器和負(fù)載銷(xiāo),。通常,，四個(gè)這樣的稱(chēng)重傳感器以相等的距離放置在平臺(tái)下方以測(cè)量重量。

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罐式稱(chēng)重傳感器：罐式稱(chēng)重傳感器類(lèi)似于圓盤(pán)式稱(chēng)重傳感器,。這些稱(chēng)重傳感器用于大容量測(cè)量,，如汽車(chē)衡、鐵路車(chē)輛稱(chēng)重,、料斗秤和農(nóng)業(yè)秤,。這些稱(chēng)重傳感器設(shè)計(jì)用于僅測(cè)量壓力。

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扭矩稱(chēng)重傳感器：這些稱(chēng)重傳感器用于測(cè)量扭矩力,。扭矩是作用在物體上使其旋轉(zhuǎn)的力,。下圖顯示了扭矩稱(chēng)重傳感器的示例。

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稱(chēng)重傳感器輸出

無(wú)論是單應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器還是惠斯通稱(chēng)重傳感器,，稱(chēng)重傳感器的輸出電壓都表示為激勵(lì)電壓,。這是作為滿(mǎn)載容量的 mV/V 規(guī)范提供的,。例如，稱(chēng)重傳感器的輸出電壓在規(guī)格表中指定為 4mV/V,。如果勵(lì)磁電壓為10V,，滿(mǎn)載時(shí)，稱(chēng)重傳感器的輸出電壓為40mV,。下式給出了稱(chēng)重傳感器的輸出電壓 –

V輸出= V激勵(lì)* Z mV/V

其中,，Z 是 mV/V 規(guī)格。

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結(jié)論

重量測(cè)量是使用稱(chēng)重傳感器完成的,，稱(chēng)重傳感器具有各種形狀,、尺寸、用例和工作原理,，適用于各種應(yīng)用,。這些稱(chēng)重傳感器可以是單個(gè)應(yīng)變計(jì)或惠斯通稱(chēng)重傳感器。根據(jù)其形狀和設(shè)置,，應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器可以是彎曲梁稱(chēng)重傳感器,、按鈕/圓盤(pán)型、S 型,、扭矩稱(chēng)重傳感器或罐式稱(chēng)重傳感器,。甚至單個(gè)應(yīng)變計(jì)稱(chēng)重傳感器也經(jīng)常用于惠斯通配置以獲得最大靈敏度。

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鴻飛九天

這個(gè)好,，又學(xué)到了新知識(shí)

喂我袋鹽

稱(chēng)重傳感器,，不要變送器行不行，直接送plc,？

機(jī)械~啊哈

學(xué)習(xí)了