電阻應(yīng)變式稱重傳感器基本原理和補(bǔ)償

電阻應(yīng)變式稱重傳感器基本原理和補(bǔ)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(cè)量原理。(principleofthemeasuringbridge)２．稱重傳感器的電路補(bǔ)償(compensationcircuit)●零點(diǎn)溫度補(bǔ)償(Temperaturezero-pointadjustment)●零點(diǎn)輸出補(bǔ)償(zero-pointadjustment)●靈敏度溫度補(bǔ)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(hào)。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(bǔ)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(jì)應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)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(jì)構(gòu)成的惠斯頓電橋，通過(guò)測(cè)量彈性體的應(yīng)變而測(cè)得與之成正比的外力（重量）。一般由四應(yīng)變計(jì)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(shí)，四個(gè)電橋的兩個(gè)相對(duì)的臂伸長(zhǎng)，電阻變化+△R，另外兩個(gè)相對(duì)臂壓縮，電阻變化-△R；

測(cè)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(hào)呢？F∝ε∝dR∝uo常見(jiàn)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(hào)(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(shí)間變化??；3.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(lái)的影響；4.分散度小，對(duì)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(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度；

2.粘結(jié)性能和絕緣性能好；

3.蠕變和滯后現(xiàn)象小；

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(jī)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(jì)的工作特性—即考察的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)變計(jì)的電阻值：60，120，200，350，500，1000；應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)（一般2.0~4.0）應(yīng)變計(jì)橫向效應(yīng)系數(shù)（一般0.1%~5%）應(yīng)變計(jì)的機(jī)械滯后應(yīng)變計(jì)的零點(diǎn)漂移和蠕變應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變極限應(yīng)變計(jì)的疲勞壽命應(yīng)變計(jì)的絕緣電阻應(yīng)變計(jì)的溫度特性應(yīng)變計(jì)的最大工作電流組橋測(cè)量原理(principleofmeasuringgrid)-ΔR+ΔR-ΔR+ΔR2近似對(duì)電橋電路：對(duì)應(yīng)變計(jì)：至此基本測(cè)量功能實(shí)現(xiàn)有了彈性機(jī)體，應(yīng)變計(jì)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(cè)量特性計(jì)量性能：線性；滯后；重復(fù)性；蠕變；零點(diǎn)；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(xiàng)主要指標(biāo)：1精度等級(jí):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(diǎn)輸出:1%F.S7蠕變(30分鐘):0.02%F.S8零點(diǎn)溫度系數(shù):20ppm/C9靈敏度溫度系數(shù):20ppm/C

10補(bǔ)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(jí):IP67基本補(bǔ)償電路稱重傳感器電路補(bǔ)償?shù)闹饕?xiàng)目有●零點(diǎn)溫度補(bǔ)償●零點(diǎn)輸出補(bǔ)償●靈敏度溫度補(bǔ)償（彈性模量補(bǔ)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(bǔ)償呢！溫度對(duì)傳感器的影響Uoutload

溫度對(duì)零點(diǎn)輸出的影響（使整個(gè)特性曲線平移）T1T2

溫度對(duì)傳感器的特性曲線的綜合影響T2T1Uoutload

溫度對(duì)靈敏度的影響（使特性曲線傾斜）T2T11.零點(diǎn)溫度補(bǔ)償零點(diǎn)輸出：稱重傳感器在無(wú)外載荷作用時(shí)的輸出.零點(diǎn)溫度漂移：零點(diǎn)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(gè)橋臂電阻溫度系數(shù)不一致。對(duì)策：找出４個(gè)橋臂中電阻溫度系數(shù)小的橋臂，在其上串入一個(gè)電阻溫度系數(shù)較大的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻，以提高這個(gè)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(bǔ)償電阻Ｒｔ串接在哪個(gè)橋臂上；２．根據(jù)△Ｕ０的大小計(jì)算Ｒｔ的大小。零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路+

—UBUD2.零點(diǎn)輸出補(bǔ)償——使稱重傳感器的零點(diǎn)輸出接近為0所做的調(diào)整。補(bǔ)償方法：在無(wú)外載荷作用時(shí)，測(cè)出傳感器的零點(diǎn)輸出值，然后在某一橋臂中串接一個(gè)低電阻溫度系數(shù)的零點(diǎn)輸出補(bǔ)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(gè)橋臂中；

2.根據(jù)Ｕｏ的大小確定補(bǔ)償電阻的大小。零點(diǎn)輸出補(bǔ)償電路零點(diǎn)輸出補(bǔ)償電阻的計(jì)算U0：補(bǔ)償前零點(diǎn)輸出電壓值Rz：補(bǔ)償電阻的值3.靈敏度溫度補(bǔ)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(jì)算公式：剪切梁式靈敏度計(jì)算公式：◆Ｐ－傳感器的額定載荷；◆Ｋ－電阻應(yīng)變計(jì)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(duì)靈敏度的影響溫度變化時(shí)，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(cè)量誤差。0.03～0.05%/℃即溫度每變化10℃，靈敏度變化2%～5%~~這個(gè)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(bǔ)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(shí)際供橋電壓)-4S不變，則靈敏度S不變TEUiS溫度靈敏度補(bǔ)償電阻的計(jì)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(bǔ)償電阻的溫度系數(shù)；應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)的溫度系數(shù)；應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù)。

靈敏度溫度誤差是一個(gè)系統(tǒng)誤差，它主要取決于彈性元件和電阻應(yīng)變計(jì)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(guò)在供橋回路上串聯(lián)電阻可以改變實(shí)際的供橋電壓。說(shuō)明：S0未串入Rs時(shí)實(shí)測(cè)的靈敏度

S串入Rs調(diào)整后要求的靈敏度

REC橋路EC兩點(diǎn)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(shí)，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(gè)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(shí)測(cè)值小于要調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，輸出回路上串接調(diào)整電阻R0；

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