称重传感器及原理及应用

称重传感器的基本原理应用

1.电阻应变式称重传感器原理

电阻应变式称重传感器是基于这样一

个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外

力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面

的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形,

电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化

（增大或减小），再经相应的测量电路把这

一电阻变化转换为电信号（电压或电流），

从而完成了将外力变换为电信号的过程。

由此可见，电阻应变片、弹性体和检

测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺

少的几个主要部分。弹性体是一个有特殊形

状的结构件。它的功能有两个，首先是它承

受称重传感器所受的外力，对外力产生反

作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生

一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区

的电阻应变片比较理想的完成应变秦电信

号的转换任务。

以本丽景微电子设备有限公司的SB系

列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下

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其中的应力分布。

设有一带有肓孔的长方体悬臂

梁

Jqv.o

肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其

上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应

力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片

贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻

值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻

值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表

达式，而不再推导。

检测电路

检测电路的功能是把电阻应变片的

电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥

具有很多优点，如可以抑制温度变化的影

响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便

的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠

斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应

用。

因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,

各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互

抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂

电桥。

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2.如何选用称重传感器

a.称重传感器被喻为电子衡器的心

脏，它的性能在很大程度上决定了电子衡

器的准确度和稳定性。在设计电子衡器时,

经常要遇到如何选用传感器的问题。

称重传感器实际上是一种将质量信

号转变为可测量的电信号输出的装置。用传

感器首先要考虑传感器所处的实际工作环

境，这点对正确选用传感器至关重要，它

关系到传感器能否正常工作以及它的安全

和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安

全性。

传感器量程的选择可依据秤的最大

称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、

可能产生的最大偏载及动载等因素综合评

价来确定。一般来说，传感器的量程越接近

分配到每个传感器的载荷，其称量的准确

度就越高。但在实际使用时，由于加在传感

器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自

重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选

用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素,

保证传感器的安全和寿命。

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根据经验，一般应使传感器工作在

其30%〜70%量程内，但对于一些在使用过

程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道

衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用传感器

时，一般要扩大其量程，使传感器工作在

其量程的20%〜30%之内，使传感器的称量

储备量增大，以保证传感器的使用安全和

寿命。传感器型式的选择主要取决于称量的

类型和安装空间，保证安装合适，称量安

全可靠；另一方面，要考虑厂家的建议。厂

家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、

安装形式、结构型式、弹性体的材质等特点

规定传感器的适用范围，譬如铝式悬臂梁

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传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分

选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡、天车秤等；柱式传感器适用于汽车衡、动

态轨道衡、大吨位料斗秤等。

所以，采用的传感器满足仪表输入灵敏度的要求，能够与所选仪表匹配。满足整台

电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准

确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的

限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影

响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。

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3.称重传感器的分类

a.按受力方式分

压式

拉式

拉压式

梁式

b.按弹性体材料分

不锈钢：主要应用在食品、化工、医药等有腐蚀性环境的场所；

合金钢：腐蚀性环境场所：铝合金：一般使用在量程小、价格低的市场。

c.按输出数据类别分

模拟传感器：输出为模拟量信号，如电压、电流等；

数字传感器：直接输出为我们所希望得到的数字信号，如公斤、吨等。

d.按适用温度分

常温：使用在常规场所，对温度没有特殊要求；

高温：使用在冶金、核电等温度较高（一般在1（）0（以上）的环境；

低温：使有在温度低于-3CTC场所，如冷冻试验.

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e.按精度

f.按外型结构

柱式

S型

轮辐式

梁式

单点式等

4.称重传感器的基本应用

称重传