稱重傳感器按轉(zhuǎn)換原理分為電磁力式、光電式、液壓式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電陰應變式等8類傳感器，以電阻應變式使用最廣。在稱重傳感器主要技術(shù)指標的基本概念和評價方法上，新舊國標有質(zhì)的差異。本文介紹稱重傳感器的工作原理和使用注意事項等知識。 

　　電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體(彈性元件，敏感梁)在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小)，再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(電壓或電流)，從而完成了將外力變換為電信號的過程。 

　　由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述稱重傳感器工作原理。 

　　稱重傳感器原理圖 

　　一、傳感器電阻應變片 

　　電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。 

　　設(shè)有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R： 

　　R = ρL/S(Ω) (2—1) 

　　當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。 

　　對式(2--1)求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有： 
　　ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 (2—2) 
　　用式(2--1)去除式(2--2)得到 
　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S (2—3) 
　　另外，我們知道導線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以 
　　ΔS/S = 2Δr/r (2—4) 
　　從材料力學我們知道  
　　Δr/r = -μΔL/L (2—5) 
　　其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應泊松系數(shù)。把式(2—4)(2—5)代入(2--3)，有  　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L  =(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L  = K *ΔL/L (2--6) 
　　其中 
　　K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7) 
　　式(2--6))說明了電阻應變片的電阻變化率(電阻相對變化)和電阻絲伸長率(長度相對變化)之間的關(guān)系。 

　　需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個常數(shù)，它和應變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間;其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。 

　　在材料力學中ΔL/L稱作為應變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便 

　　常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式(2--6)常寫作：  ΔR/R = Kε (2—8) 

　　二、稱重傳感器彈性體的原理 

　　彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡;其次，它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應變場(區(qū))，使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 

　　以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應力分布。 

　　設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。 

　　肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應變表達式，而不再推導。 

　　ε = (3Q(1+μ)/2Eb)*(B(H2-h2)+bh2)/ (B(H3-h3)+bh3) (2--9) 
　　其中：Q--截面上的剪力;E--揚氏模量：μ—泊松系數(shù);B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。 

　　需要說明的是，上面分析的應力狀態(tài)均是“局部”情況，而應變片實際感受的是“平均”狀態(tài)。 

[$page]　　三、檢測電路原理 

　　檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥Ｒ驗榛菟沟?font color="#0000ff">電橋具有很多優(yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，