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电阻应变式称重传感器的原理

2023-04-18 11:32 作者:秒懂称重传感器  | 我要投稿

称重传感器广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍下常用的应变片传感器原理。力学传感器的种类繁多,如电阻应变片称重传感器、半导体应变片称重传感器、压阻式称重传感器、电感式称重传感器、电容式称重传感器、谐振式称重传感器及电容式加速度传感器等。但应用Z为广泛的是压阻式称重传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。


在了解压阻式称重传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用Z多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU )显示或执行机构。


为什么要使用称重传感器?

称重传感器在当今大多数重工业、制造工厂、大型生产车间和严格的质量控制环境中被广泛接受为现代标准。在全球销售中,如此大比例仍然依赖于精确的重量测量,这是称重传感器在现代商业中扮演如此重要角色的一个原因。在更直接的工业用途中,称重传感器对于维护精确的质量控制系统,促进制造一致性和安全过程极为重要。它们还广泛应用于各种医疗和实验室环境,以实现用于各种科学和研究目的的最佳精确测量。称重传感器在一系列行业中正迅速变得更为普遍,这些行业本质上不太依赖精确重量测量,例如在一般物流和货运计算中。称重传感器技术与多种其他数字和基于计算机的通信技术本质上是兼容的,使所有类型的公司能够实时快速访问、监控和响应关键诊断信息。


由于使用传统的机械平台称重设备要做到这一点要困难得多,因此从长远来看,对大多数公司来说,安装称重传感器往往更为高效且具有成本效益。


电阻应变式称重传感器的原理:

电阻应变片是由用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。电阻应变片是由Φ=0.02-0.05mm的康铜丝或镍铬丝绕成栅状(或用很薄的金属箔腐蚀成栅状)夹在两层绝缘薄片中(基底)制成。用镀银铜线与应变片丝栅连接,作为电阻片引线。


电阻应变片有多种形式,常用的有丝式和箔式。它是由直径为0.02~0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状(或用很薄的金属箔腐蚀成栅状)夹在两层绝缘薄片(基底)中制成,用镀锡铜线与应变片丝栅连接作为应变片引线,用来连接测量导线。


电阻应变片的测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化,进而发生电阻变化。

dR/R=Ks*ε

其中,Ks为材料的灵敏系数,其物理意义是单位应变的电阻变化率,标志着该类丝材电阻应变片效应显著与否。ε为测点处应变,为无量纲的量,但习惯上仍给以单位微应变,常用符号με表示。


由此可知,金属丝在产生应变效应时,应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系,这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。


称重传感器接线模式:

EXC正电源连接到红线,EXC负电源连接到黑线,SIG正信号连接到绿色,SIG负信号连接到白色,粗黑线是地线。()四线称重传感器和六线称重传感器的区别称重传感器可以采用两种不同的输入和输出接线方式:一种是四线连接方式,另一种是六线连接方式(如图所示)。四线连接法称重传感器(如图)对二次仪表没有特殊要求,使用方便,但电缆较长时,容易受到环境温度波动等因素的影响;六线连接法称重传感器要求与其配套使用的二次仪表具有反馈输入接口,这在应用范围上有一定的局限性,但不易受环境温度波动等因素的影响,在精密测量和远距离测量方面有一定的优势。在称重设备中,四线传感器被广泛使用。如果你想把六线传感器连接到四线传感器,你可以把正反馈和正激励连接在一起,负反馈和负激励连接在一起。


称重传感器的结构组成

l变换元素

它是称重传感器元件的一种,它会将称重传感器元件的输出信号转换为便于测量的信号。

l测量元件

是将称重传感器转换元件的输出信号转换成电信号,以便于进一步传输和处理。

l辅助电源

为称重传感器的电信号输出提供能量,通常,称重传感器需要外部电源才能工作,因此,称重传感器必须标明电源要求。

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