应变式称重传感器使用简介
应变式压力传感器的原理及应用
应变式压力传感器的原理及应用
一、应变式压力传感器的工作原理
应变式压力传感器是通过应变测量物体受力大小的一种传感器。
其工作原理是：在物体内部或表面放置应变片，当外部施加压力时，应变片就会发生形变并沿着其敏感方向产生感应电阻的变化。
传感器接收感应电阻的信号，并将其转化为电信号输出。
因此，当外界的压力改变时，应变感应电阻的值也随之改变，进而实现对压力变化的检测与测量。
二、应变式压力传感器在电子秤中的应用
电子秤是应变式压力传感器的主要应用领域之一。
在电子秤中，传感器被安装在秤盘下面，在物品放在秤盘上时，其所承受的重力会被传感器感知并转化为电信号，进而计算出物品的重量。
目前，市面上电子秤的类型繁多，其中最为流行的是称重范围较小（数百克至数千克）的电子秤。
这类秤采用应变式压力传感器作为其核心部件，具有灵敏度高、精度高、反应迅速的特点。
同时，由于应变式压应力传感器具有结构简单，易于维护等优点，因此在电子秤中的应用也较为广泛。
应变式称重传感器使用简介
应变式称重传感器使用简介中国计量科学研究院周祖濂【摘要】称重传感器是电子衡器的关键基础部件，其准确度、稳定性和可靠性直接影响称重系统的计量性能，而正确的选择和使用称重传感器是至关重要的一环。
本文在收集国内外称重传感器使用经验的基础上，重点介绍了如何从种类繁多的称重传感器中选择适合的结构类型以及如何判别不同厂家所生产的同类型称重传感器的性能和应用特点。
【关键词】称重传感器；电子衡器；计量性能；受力轴线一、概述对于各种称重系统而言，称重传感器是决定系统准确性和可靠性的关键部件。
甚至将称重传感器称做称重系统的“心脏”。
在我国介绍称重传感器的文章中，多偏重于称重传感器的制造、工艺以及使用材料力学分析特性，而讨论称重传感器运用的文章不太多。
特别是如何从种类繁多的称重传感器中选择适合的结构以及如何判别不同厂家所生产的同类型称重传感器的性能谁优谁劣，如何正确安装称重传感器都是电子衡器制造产业中所关心的问题，特别是对刚步入此产业的人员所关心的问题。
二、带有转接头的称重传感器图1（a）、（b）给出了常见的带有转接头的称重传感器示图。
图1（a）带有转接头的称重传感器图1（b）带有转接头的称重传感器图中的符号表示称重传感器接触点与相应的承载器或安装基础间可移动的关系：允许沿称重传感器轴的法线方向移动，例如当温度增高时，膨胀所引起的改变。
｜｜带有可变位的沿称重传感器轴的法线方向移动（弹性反回效应）,允许温度胀缩和抗横向冲击。
0 允许倾斜，称重传感器的倾斜或承载器偏斜，可保持称重传感器轴线方向无移动。
具有自对中效果与称重传感器构成一个完整的组件。
由于原文是取自德文杂志，我对其中的一些内容做简短说明。
实际上图中介绍拉、压、单梁和双梁各类称重传感器使用时的各种加载转接头。
图1（a）（原图2）三个称重传感器是拉、压式的基本结构，第二组为八种压式称重传感器示图，之后是拉式称重传感器。
图1（b）（原图3）示出十种单梁式称重传感器，其后是单点式称重传感器。
应变式称重传感器故障检测方法及步骤
应变式称重传感器故障检测方法及步骤〖概述〗应变式称重传感器是一种将力信号转换为电信号的机电元件，广泛应用于电子称重领域，自动控制和自动检测领域等，是称重和检测系统的核心元器件。
应变式传感器往往会因为一些人为或自然因素损坏，比如传感器过载，冲击，或不小心跌落，大力拽传感器导线，雷击或大电流通过传感器，化学腐蚀，潮气浸蚀或高粉尘环境以及传感器内部的元器件的老化等。
直接导致的后果可能是称重系统漂移，显示不稳定或不显示数数据等现象。
主要介绍一些常见的称重系统故障中有关传感器部分检测方法和步骤注：应变式传感器对其应用环境依赖性很强，在选用传感器时应考虑环境对传感器的要求。
如果传感器使用环境较差，请尽量选用防护等级高的产品。
〖准备工作〗在从称重系统中拆除称重传感器前应该仔细慎重地判别系统的结构和传感器是否存在下列问题：1. 检查是否是系统传力故障，可能由于灰尘，机械部位未对准，元件传力延缓等原因，而非传感器故障；传感器安装方向是否正确。
2. 检查系统在传力部位是否有损伤，锈蚀或者明显的磨损；冬季应注意传感器传力部位是否有结冰现象，影响系统的传力和复位；3. 检查系统的限位装置是否工作，其间隙是否符合要求；4. 检查传感器电缆线与接线盒和显示仪表连接是否正确；有无断线连接导线接触不良的情形；5. 检查接线盒和仪表是否有故障，尤其是接线盒中电位器的情况在对传感器进行下述各项检查前，应该对传感器进行一个外观检查，检查传感器是否锈蚀（特别是贴片区域），传感器电缆线的完整性，传感器电缆线入口处的环境等。
下述的仪表设备是检测传感器的必要的装置：1. 高性能经校准的数字三用表，检查准确度能达到±0.5Ω和±0.1mv, 检查传感器的零点输出和桥路完整性；2. 兆欧表，测试传感器的绝缘强度。
推荐量程范围50VDC下测试5000MΩ。
不得使用50V以上电压测试绝缘；绝对禁止使用摇表测试绝缘。
检测说明第一步：零点输出检查零点输出，即传感器在没有载荷的情形下的输出值，所有的载荷（包括秤架等静载荷）都必须去掉的情况下，测试传感器的输出。
电阻应变式称重传感器的原理和应变片技术
电阻应变式称重传感器的原理和应变片技术2012/7/26阅随着科学技术与经济的发展进步，电子衡器作为百姓日常生活中一种贸易结算的手段，已经被广泛使用。
无论小到几公斤的电子计价秤，还是大到100多吨的电子汽车衡都是由称重传感器这一主要部件实现质量与电量的转换的。
因此对称重传感器的结构组成，工作原理及相关知识的阿了解，对于从事检定和修理方面的工作人员来说尤为重要。
下面就从几个方面对电阻应变式称重传感器作以具体介绍。
一、电阻应变式称重传感器的工作原理和结构电阻应变式称重传感器之所以能作为质量——电量的转换元件，是基于金属丝在受拉或受压后会发生弹性形变，其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。
当电阻应变片内金属丝受到外力作用发生弹性形变时，它的长度L，横截面s及电阻率P均会发生相应的变化。
电阻相对变化为电阻相对变化公式称重传感器接线图在钢制的弹性体上，成对地在纵向和横向上贴有R1，R2，R3，R4共4个电阻应变片，它们组成一个全桥式测量电路，如图所示。
图中A，c两点接人激励电压u，一般使用交流或直流电源供电，B，D两点为输出端，工作时将输出电压信号u。
这种桥式测量电路，可以灵敏地测量极微小的电阻变化。
当弹性体受物体的作用时，弹性体便产生弹性形变，粘在其表面的电阻应变片随其同步地变形，因而改变了它们的电阻值。
电阻应变片的长度L，截面积S，电阻率P均随之发生变化。
由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出电压信号，该信号与物体的质量()成正比。
根据上述原理制成的应变式称重传感器主要由三部分组成，即弹性元件，电阻应变片和测量电路，用专门、十分严格的粘贴技术并通过连接线将这三者联系起来，就可以实现质量——电量信号之间的线性变换。
二，电阻应变片的主要技术特性1．灵敏度。
金属丝的灵敏度系数(Ko)是表示金属丝受力后，电阻的相对变化与轴向长度的相对变化之间的关系。
当金属丝制成应变片后，应变片的灵敏系数K就是一个新的量值了，而且K恒小于Ko。
应变式电阻称重传感器的工作原理
应变式电阻称重传感器的工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电子秤的传感器原理
电子秤的传感器原理电子秤的传感器原理是利用压力传感器实现重量测量。
压力传感器是一种可以感知外力并产生电信号的装置，它可以将物体施加在其上的压力转化成电信号输出。
常见的电子秤传感器主要包括应变式传感器（strain gauge sensor）和电容式传感器（capacitive sensor）两种。
首先，我们来看应变式传感器的工作原理。
应变式传感器是最常用的电子秤传感器，它利用物体受力后产生的应变效应来测量重量。
应变式传感器一般由弹性金属片和应变电阻组成。
当物体施加在传感器上时，弹性金属片会因受力而产生微小的变形，这种变形称为应变。
应变会引起应变电阻的变化，应变电阻的变化与应变成正比。
应变电阻通常采用应变片（strain gauge）制作，应变片是一种细而薄的金属片，其导电性会随应变而发生变化。
应变片的电阻值随着应变的变化而改变，这样就可以通过测量电阻值的变化来确定物体所受的压力，从而得到物体的重量。
常见的测量方法是利用电桥测量电阻变化，其中应变片作为电桥的一个分支，当物体施加压力时，电桥的平衡状态会发生偏移，通过对电桥的电压变化进行测量就可以得到物体的重量。
其次，电容式传感器的工作原理是利用物体压力改变电容量来实现重量测量。
电容式传感器由两个带电的并行平板电极组成，当物体施加在电极上时，电容间的储存电荷会发生变化。
根据电容的计算公式，C = εA/d，电容C与电介质介电常数ε、电极面积A以及电极间距d有关。
当物体施加压力时，电极间的距离会改变，从而改变了电容值。
通常，电容式传感器会通过变换电容的值并转化为电信号输出，通过电路进行处理，最终得到物体的重量。
综上所述，电子秤的传感器原理主要是通过应变式传感器或电容式传感器来测量物体受力后产生的应变或电容变化，从而实现重量测量。
这些传感器通过将物体受力转化为电信号输出，并通过电路处理得到最终的测量结果。
电子秤传感器的精度和稳定性对于重量测量的准确性起着至关重要的作用。
一、电阻应变式称重传感器特性及应用--实验指导书
试验一电阻应变式称重传感器特性指导教师：吴华伟一、实验目的：1）TS-OSC-7A开放式传感器电路实验平台的熟悉和了解；2）电桥测试电路的连接方法；3）应变片安装及连接；4）随重量变化的电阻应变片的应变效应，测量和记录重量和电压的变化关系。
二、实验内容：1 TS-OSC-7A开放式传感器电路实验平台的熟悉2 电桥电路实现应变片称重测量三、实验设备●开放式传感器电路实验主板；●TS-INQ-8U多通道数据采集模块；●电阻应变式称重传感器工作对象；●砝码一套；●跳线若干；●PC机；●万用表等，●传感器特性测量.vi；●全桥电路的应用-物体重量测量.vi；四、实验原理图4-1 电阻应变式称重传感器对象结构，图4-2 传感器工作对象的信号线的连接过程。
图4-1 电阻应变式称重传感器对象结构图4-2 传感器工作对象的信号线的连接过程五、实验步骤1.按原理图找到相应的集成模块，或手动自塔电路；2.测试系统连线（电源、信号、输出、采集等）；3.系统供电，并使电桥测量电路初始测量电压＜0.5V；4.改变砝码的重量，观察并记录电桥的输出电压。
5.根据任务中测量的数据，在直角坐标系中绘制关于电阻应变式称重传感器输出电压与称重物体质量之间的关系曲线。
6.观察该曲线的线性特性并计算该关系曲线的函数关系式六、实验报告1.写出实验目的及原理图；2.实验具体步骤；3.根据实验曲线，计算求出应变—重量的函数关系；4.回答思考题。
七、思考题如何用电桥进行温度补偿？注意：1、本任务中采用的电阻应变式称重传感器的量程为5kg，在工作过程中请勿超出量程，以免损坏传感器2、电源线正负号不要接反，以免烧坏器件。
称重传感器是什么？PLC如何连接？怎样使用才能最精确？
称重传感器是什么？PLC如何连接？怎样使用才能最精确？原创不易，请勿抄袭！重量是生活中一个重要的单位，那么在工业上它更是非常重要。
生产环节中加了多少公斤的原料，产生了多少公斤的废品等等等等，这些数据都是支撑着整个工厂良好运行的必要元素。
那么在工业上如何计算重量呢？我们需要使用称重传感器称重传感器的原理是在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。
西门子称重传感器的测量采用应变式原理，应变片被固定在弹性体上。
外力的作用导致弹性体产生形变，在弹性体上的应变片随之产生形变。
由于应变片外部形状的变化，其电阻值也会相应发生变化。
左上角和右下角应变片被压缩，电阻薄膜变短，阻值变小。
右上角和左下角应变片被拉伸，电阻薄膜变长，阻值变大。
对于每只称重传感器，至少4个应变片被连接在一起组成一个惠斯通电桥。
当传感器受力导致应变片电阻发生变化时，电桥不平衡。
在激励电压不变的情况下，输出信号的大小与传感器受力成正比。
称重传感器一般可以连接PLC或者二次表进行示数。
常见的工业传感器分为四线制和六线制；对于四线制传感器，只有下图黑色所示的四个电缆，其中EXC+和EXC-是称重模块给传感器的激励，SIG+和SIG-为称重传感器的输出；对于六线制传感器，会多出两根红色的线，SENSE+和SENSE-它们的作用是什么呢？这两根线是做补偿用的，当传感器和称重模块的距离较远时，这两根线会进行补偿，进而使得测量结果更精确一些。
在实际现场的使用中，因为工况比较复杂，使得称重传感器和称重模块之间的距离较远，称重模块给传感器的供电电压假设为6V，那么由于线路的损耗，该激励信号到达称重传感器时小于6V，在同样受力情况下，传感器的输出信号与供电电压成正比，所以称重模块通过一个高阻抗回路将传感器侧实际的供电电压反馈给称重模块，称重模块通过内部的比较器对输出的供电电压进行调节。
称重模块可以连接四线制和六线制传感器都可以。
如果连接四线制传感器，需要在接线盒或者称重模块侧将SENSE+与EXC+短接，SENSE-与EXC-短接。
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应变式称重传感器使用简介
中国计量科学研究院周祖濂
【摘要】称重传感器是电子衡器的关键基础部件，其准确度、稳定性和可靠性直接影响称重系统的计量性能，而正确的选择和使用称重传感器是至关重要的一环。
本文在收集国内外称重传感器使用经验的基础上，重点介绍了如何从种类繁多的称重传感器中选择适合的结构类型以及如何判别不同厂家所生产的同类型称重传感器的性能和应用特点。
【关键词】称重传感器；电子衡器；计量性能；受力轴线
一、概述
对于各种称重系统而言，称重传感器是决定系统准确性和可靠性的关键部件。
甚至将称重传感器称做称重系统的“心脏”。
在我国介绍称重传感器的文章中，多偏重于称重传感器的制造、工艺以及使用材料力学分析特性，而讨论称重传感器运用的文章不太多。
特别是如何从种类繁多的称重传感器中选择适合的结构以及如何判别不同厂家所生产的同类型称重传感器的性能谁优谁劣，如何正确安装称重传感器都是电子衡器制造产业中所关心的问题，特别是对刚步入此产业的人员所关心的问题。
二、带有转接头的称重传感器
图1（a）、（b）给出了常见的带有转接头的称重传感器示图。
图1（a）带有转接头的称重传感器
图1（b）带有转接头的称重传感器
图中的符号表示称重传感器接触点与相应的承载器或安装基础间可移动的关系：允许沿称重传感器轴的法线方向移动，例如当温度增高时，膨胀所引起的改变。
｜｜带有可变位的沿称重传感器轴的法线方向移动（弹性反回效应）,允许温度胀缩和抗横向冲击。
0 允许倾斜，称重传感器的倾斜或承载器偏斜，可保持称重传感器轴线方向无移动。
具有自对中效果与称重传感器构成一个完整的组件。
由于原文是取自德文杂志，我对其中的一些内容做简短说明。
实际上图中介绍拉、压、单梁和双梁各类称重传感器使用时的各种加载转接头。
图1（a）（原图2）三个称重传感器是拉、压式的基本结构，第二组为八种压式称重传感器示图，之后是拉式称重传感器。
图1（b）（原图3）示出十种单梁式称重传感器，其后是单点式称重传感器。
单点式称重传感器对于水平移动或倾斜不存在自由度。
单点式称重传感器、不锈钢称重传感器和数字称重传感器被认为是后期在应变式称重传感器发展的三个进步点。
最下面是双梁式称重传感器。
由于该资料发表较早。
对有些类型的称重传感器没有介绍，如“马鞍式称重传感器”。
特别是各类称量组件，没有介绍。
称量组件不仅能确保称重传感器的正确使用，给衡器设计和制造者带来很大方便。
大多数双梁式称重传感器的组件都有“自复位（对中）”的能力。
三、正确使用称重传感器的基本要求及选择原则
正确使用称重传感器最基本的要求是作用力矢量应与称重传感器的受力轴线相重合如图2（a）所示。
而图2（b、c和d）的作用力都将引起测量误差，甚至造成损坏。
b：作用力偏于称重传感器受力轴线，c：作用力存在侧向力，d：作用力存在力矩或扭转力。
图2
现今制造称重传感器的厂家，生产出各式各样的称重传感器，但就其结构形式无外
乎单、双梁式、“S”式、单点式和拉压式（罐形或筒形）等。
各厂家制造产品不会因为厂家不同而显示出结构上的明显差异。
而从所给出的技术指标也相似或基本一样，且绝大多数的产品均达到C3级。
所以除了显而易见的价格和实用性以外，如何选择称重传感器的确实是一个很实际的问题。
各厂家的产品虽然都取得各权威部门颁发的称重传感器认证书。
但是这只能代表该次送交试验检测的性能。
而应变式称重传感器是一种高精确度的器件，各批次的产品在制造中的差异，可使最终成品间的性能有所不同。
因为每一批产品从弹性体本身的冶炼、锻造、热处理等不可能完全一致，所以要求对每批产品重新确定，弹性补偿，温度补偿等，使各批次的产品都能具有相当一致的技术参数。
但是生产厂家是否都重新对每批次的产品均做了相应的补偿就不得而知。
所以首选声誉好的品牌厂家的产品是保证称重传感器质量的可靠性的基本保证。
其次很多大型衡器的使用环境远比产品认证试验的条件恶劣。
如温度范围，认证试验为-10℃至+40℃。
而在室外高温可达60℃，甚至更高。
还可能受冲击力、高湿热的冲击。
称重传感器的防湿是保证其能长期使用的极重要的因素。
通常用IP防护标准来表示称重传感器的防护等级（能力）。
由于大多数“真空密封”的称重传感器，电缆线仍然是通过一种压制配件进入到称重传感器的壳件，不是真正的真空密封。
问题是若要提高防护能力、例如由IP67变为IP68就需要耗费更多的制造加工费，使售价提高。
现在的问题是制造商往往有意夸大了这种没有保证所支持的要求，使得IP级别失去它真正的意义。
但是如果您的称重系统的工作环境恶劣，温度很高。
而不考虑IP级别（防护能力），就不要希望电阻应变式称重传感器能在潮湿环境工作。
至于在实际工作条件下，称重传传感器受到冲击力等这类技术要求在厂家说明书中是查不到的，而且也不属于法制认证的内容，要克服和减轻这些干扰的影响。
主要是通过传力转接头来实现。
由图1（a）、（b）中就可看出，同样的外形结构，但可配有适用于各种工作情况的传力转接头。
例如图1（a）中称重传感器⑤的上转接头就加有橡胶层。
这样可以减轻冲击力和倾向力。
选用称重传感器时，不只能关注称重传感器的准确度等级，还应该根据相对DR或Z （Relative DRorZ）和相对Vmin或Y（Relative Vmin or Y）来选适合使用的称重传感器。
参数Z＝E max/（Z·DR）中E max为称重传感器的最大量程，DR为载荷输出最小回程，简单的说它决定了最小检定分度值（e）。
Y min为称重传感器检定分度的最小值，它决定了在最大量程下称重传感器的最大分辨率，即最小检定分度值（d），它由零点的温度系数决定。
它们是设计多量程和多范围秤的依据。
对多范围衡器要求：DR≤0.5e1；
对多量程衡器要求：DR≤e1；
其中e1为第一个（最小）量程的检定分度值。
各类称重传感器的本质差别，决定于称重传感器弹性体的类别，即应变元件（英文的Strain gauge）的特性、结构、几何形状等。
图1（a）、（b）中的应变元件主要为我们常见的柱式、“S”型、单梁和双梁形。
此外还有轮辐式、板簧式、十字梁型等派生的类型。
国外称重传感器制造企业和相关文章还介绍了一些弹性元件，如图3（a）、（b）所示。
图3（a）各种弹性元件结构图
图3（b）各种弹性元件结构图
图中1X Bent membrane（弯曲膜片）和X1 Axis Symmetrical element（轴对称型）是两种值得参考的型式。
国外已有一些成功的产品。
我国是电子汽车衡使用量最多的国家。
在欧洲，目前电子汽车衡使用的称重传感器主要是柱式（罐式）、包括三柱或四柱式称重传感器，这种称重传感器的主要优势在于体积小，体格比双剪切梁式要低很多，但缺点是在安装时比双梁式困难。
而在美洲国家确认为双端剪切梁式最适合电子汽车衡和大罐使用。
这类称重传感器不需要限位装置，具有自复位功能。
使系统更容易安装并减少调试费用，使电子汽车衡和大罐能达到很好
的称重性能。
生产大量程称重传感器制造厂商，必需备有带有温度箱的测力装置，称重传感器能做全程温度范围的温度补偿。
为了保证产品的一致性和加工精度还应备有数控机床等。
没有这些装备能力的厂家是不太可能制造出性能一致的优良产品。
四、结束语
以上所介绍的只是使用称重传感器最基础的知识。
称重传感器必须与适当的机构结合，才成为完整的称重系统。
所以即使选择了合适的称重传感器，还要正确的安装在称重的机构上，才能达到理想的结果。
这不仅要有很好的设计构思，还要有丰富的实践经验才能制造出优秀的称重系统。
所以要用好称重传感器应当对一些优质的产品进行认真的研究，进而能提高衡器的制造水平。