電阻應(yīng)變式稱重傳感器基本原理和補償

電阻應(yīng)變式稱重傳感器基本原理和補償主要內(nèi)容（content）１．電阻應(yīng)變式稱重傳感器的原理(LC-principle)

●電阻應(yīng)變式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)；(LCstructure)●原理介紹；(resistancestraingauge)●組橋測量原理。(principleofthemeasuringbridge)２．稱重傳感器的電路補償(compensationcircuit)●零點溫度補償(Temperaturezero-pointadjustment)●零點輸出補償(zero-pointadjustment)●靈敏度溫度補償（Temperaturesensitivityadjustment）●靈敏度標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整(sensitivityadjustment)●輸出電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整(outputresistanceadjustment)●輸入電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整(inputresistanceadjustment)電阻應(yīng)變式稱重傳感器（LC-principle）原理基本結(jié)構(gòu)(Structure)

稱重傳感器：將物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為電信號。力~電轉(zhuǎn)換電阻應(yīng)變傳感器由1)彈性體，2)電阻應(yīng)變片，3)補償元件，4)密封材料等組成。3)4)2)1)稱重傳感器電阻應(yīng)變片銅電阻應(yīng)變計應(yīng)變計應(yīng)變計應(yīng)變計鎳電阻銅電阻電阻應(yīng)變式傳感器原理(principle)

電阻應(yīng)變式傳感器利用電阻應(yīng)變計構(gòu)成的惠斯頓電橋，通過測量彈性體的應(yīng)變而測得與之成正比的外力（重量）。一般由四應(yīng)變計組成的惠斯登電橋粘貼在彈性體上，當(dāng)彈性體由于外力發(fā)生彈性形變時，四個電橋的兩個相對的臂伸長，電阻變化+△R，另外兩個相對臂壓縮，電阻變化-△R；

測量電橋電路

應(yīng)變片

彈性體

載荷Ｐ應(yīng)變ｅ輸出電壓UO電阻變化△Ｒ力~形變形變~電阻變化電阻變化~電壓輸出怎樣從力~電信號呢？F∝ε∝dR∝uo常見分類(types)按結(jié)構(gòu)型式分：彎曲梁式，剪切梁式，S形拉式，柱式等不同稱重傳感器應(yīng)變片的粘貼方式LOAD電阻應(yīng)變片（resistancestraingauge）

結(jié)構(gòu)：敏感柵(sensitivegrid)、基底、蓋層、引線功能：把構(gòu)件表面的形變量轉(zhuǎn)化為電信號(電阻變化)；材料的應(yīng)變~電阻特性敏感柵材料的要求敏感柵材料的要求：1.靈敏系數(shù)Ks高，在較大應(yīng)變范圍保持常數(shù)

—康銅絲在彈性狀態(tài)和塑性狀態(tài)下，Ks值基本上是常數(shù)；2.電阻率高，分散度小，隨時間變化?。?.電阻溫度系數(shù)小，且在寬的溫度范圍內(nèi)保持不變，減小溫度帶來的影響；4.分散度小，對溫度循環(huán)有完全的重復(fù)性；5.延伸率高，耐蝕性好，疲勞強度高；6.焊接性能好等。材料類型:

金屬（銅鎳合金、鎳鉻合金）/半導(dǎo)體/金屬氧化物

金屬：Ks=2.0~4.0

半導(dǎo)體：Ks=150基底基底材料要求：

1.柔軟，有一定的機械強度；

2.粘結(jié)性能和絕緣性能好；

3.蠕變和滯后現(xiàn)象??；

4.不吸潮，能在不同溫度下工作。常用基底材料：紙，膠膜，玻璃纖維布，金屬薄片等。引線和蓋層

引線要求：

1.引線應(yīng)具有低且穩(wěn)定的電阻率；

2.具有小的電阻溫度系數(shù)。引線常用材料：多用紫銅，鈹青銅等。蓋層：作用：保護(hù)敏感柵，避免機械損傷，防止高溫氧化。材料：基底的膠膜或玻璃纖維布等。應(yīng)變計的工作特性—即考察的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)變計的電阻值：60，120，200，350，500，1000；應(yīng)變計的靈敏系數(shù)（一般2.0~4.0）應(yīng)變計橫向效應(yīng)系數(shù)（一般0.1%~5%）應(yīng)變計的機械滯后應(yīng)變計的零點漂移和蠕變應(yīng)變計的應(yīng)變極限應(yīng)變計的疲勞壽命應(yīng)變計的絕緣電阻應(yīng)變計的溫度特性應(yīng)變計的最大工作電流組橋測量原理(principleofmeasuringgrid)-ΔR+ΔR-ΔR+ΔR2近似對電橋電路：對應(yīng)變計：至此基本測量功能實現(xiàn)有了彈性機體，應(yīng)變計和組成的電橋電路應(yīng)變—電阻變化力—應(yīng)變電阻—輸出電壓傳感器的基本測量特性計量性能：線性；滯后；重復(fù)性；蠕變；零點；量程溫度系數(shù)等。其它指標(biāo)：靈敏度輸出；輸入/出阻抗；絕緣阻抗等。我們最關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)稱重傳感器的特性曲線~需要最理想的綜合誤差非線性滯后00載荷輸出額定載荷額定輸出卸載加載理想直線各項主要指標(biāo)：1精度等級:C32額定輸出:2mv/V3非線性:0.02%F.S4重復(fù)性:0.01%F.S5滯后:0.02%F.S6零點輸出:1%F.S7蠕變(30分鐘):0.02%F.S8零點溫度系數(shù):20ppm/C9靈敏度溫度系數(shù):20ppm/C

10補償溫度范圍:-10C--+40C11使用溫度范圍:-20C--+65C12絕緣電阻:5000M13安全超載:150%F.S14極限超載:300%F.S15防護(hù)等級:IP67基本補償電路稱重傳感器電路補償?shù)闹饕椖坑小窳泓c溫度補償●零點輸出補償●靈敏度溫度補償（彈性模量補償）●靈敏度標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整●輸出電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)●輸入電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整正做著補償呢！溫度對傳感器的影響Uoutload

溫度對零點輸出的影響（使整個特性曲線平移）T1T2

溫度對傳感器的特性曲線的綜合影響T2T1Uoutload

溫度對靈敏度的影響（使特性曲線傾斜）T2T11.零點溫度補償零點輸出：稱重傳感器在無外載荷作用時的輸出.零點溫度漂移：零點輸出受環(huán)境溫度的影響,隨環(huán)境溫度的變化而變化,稱之為~.Atip：都可以看成是電橋電路四個橋臂電阻溫度系數(shù)不一致。對策：找出４個橋臂中電阻溫度系數(shù)小的橋臂，在其上串入一個電阻溫度系數(shù)較大的零點溫度補償電阻，以提高這個橋臂總的電阻溫度系數(shù)。材料：銅(a=0.0041/℃)、鎳(a=0.0068/℃)、鈷—鎳合金tips：１．根據(jù)高溫和常溫輸出電壓差△Ｕ０的正負(fù)判斷補償電阻Ｒｔ串接在哪個橋臂上；２．根據(jù)△Ｕ０的大小計算Ｒｔ的大小。零點溫度補償電路零點溫度補償電路+

—UBUD2.零點輸出補償——使稱重傳感器的零點輸出接近為0所做的調(diào)整。補償方法：在無外載荷作用時，測出傳感器的零點輸出值，然后在某一橋臂中串接一個低電阻溫度系數(shù)的零點輸出補償電阻ＲＺ。材料：電阻率ρ要高；電阻溫度系數(shù)??；應(yīng)變片靈敏系數(shù)低。－錳銅、康銅。Tips：

1.根據(jù)輸出電壓Ｕｏ的正負(fù)確定串接在哪個橋臂中；

2.根據(jù)Ｕｏ的大小確定補償電阻的大小。零點輸出補償電路零點輸出補償電阻的計算U0：補償前零點輸出電壓值Rz：補償電阻的值3.靈敏度溫度補償稱重傳感器的靈敏度S用下式表示：Uo：傳感器的額定輸出mVUi：傳感器的供橋電壓V

圓柱式的靈敏度計算公式：剪切梁式靈敏度計算公式：◆Ｐ－傳感器的額定載荷；◆Ｋ－電阻應(yīng)變計的靈敏系數(shù)；◆μ－彈性元件材料的泊松比；◆Ｅ－彈性元件材料的彈性模量；◆Ｄ－圓柱式彈性元件的外徑；◆Ｂ、b、H、h-剪切式彈性元件工字型或矩形截面尺寸參數(shù)。溫度對靈敏度的影響溫度變化時，材料的彈性模量E變化最大（E溫度系數(shù)為負(fù)），直接影響材料的靈敏度，造成很大的測量誤差。0.03～0.05%/℃即溫度每變化10℃，靈敏度變化2%～5%~~這個也太大了~~思路：溫度變化使E/Ui保持不變-靈敏度S就可以保持不變；方法：在電橋的供橋回路中串接補償電阻RM，當(dāng)溫度升高，RM隨之變大，分壓作用變大，供橋電壓減小。Uo∝Ui/E(Ui為實際供橋電壓)-4S不變，則靈敏度S不變TEUiS溫度靈敏度補償電阻的計算彈性元件的線膨脹系數(shù)；彈性模量E的溫度系數(shù)；靈敏度溫度補償電阻的溫度系數(shù)；應(yīng)變計靈敏系數(shù)的溫度系數(shù)；應(yīng)變計的電阻溫度系數(shù)。

靈敏度溫度誤差是一個系統(tǒng)誤差，它主要取決于彈性元件和電阻應(yīng)變計的材料，很少程度與彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)！4．靈敏度標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整即：靈敏度調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值。思路:在電橋的供橋回路上串聯(lián)靈敏度標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整電阻Rs

即在電源電壓不變的情況下，通過在供橋回路上串聯(lián)電阻可以改變實際的供橋電壓。說明：S0未串入Rs時實測的靈敏度

S串入Rs調(diào)整后要求的靈敏度

REC橋路EC兩點間的電阻值材料要求：

電阻溫度系數(shù)小，如錳銅，多用優(yōu)于50或25ppm/℃的高精度，高穩(wěn)定度的環(huán)氧膜壓封型金屬膜電阻5.輸出電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整背景：當(dāng)多只傳感器并聯(lián)使用時，要求：每只傳感器的靈敏度和輸出電阻相同。否則：傳感器并聯(lián)后輸出的平均值有較大的稱量誤差。調(diào)整方法：在電橋電路的輸出回路上串接一個高精度低電阻溫度系數(shù)的調(diào)整電阻R0

。Tips：

●當(dāng)輸出電阻的實測值小于要調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)值時，輸出回路上串接調(diào)整電阻R0；

●當(dāng)輸出電阻的實測值大于要調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)值時，輸出回路上并聯(lián)調(diào)整電阻