稱重傳感器是一種傳感器,它是將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的裝置。稱重傳感器是一種力傳感器,將施加在稱重傳感器上的力轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。信號強(qiáng)度與施加的力成比例變化。
工業(yè)應(yīng)用中最常用的稱重傳感器類型是應(yīng)變式稱重傳感器。應(yīng)變式稱重傳感器由固定有應(yīng)變式的實心金屬體(或彈簧元件)組成。當(dāng)施加負(fù)載時,稱重傳感器的主體會輕微變形并發(fā)生變形。撓度是指施加載荷時稱重傳感器沿主軸的長度變化。在壓縮稱重傳感器中,偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致儀表變得更短和更厚。
在張力稱重傳感器中,儀表被拉伸并變得更長和更薄。為了響應(yīng)身體形狀的變化,應(yīng)變儀也會改變形狀。這反過來又會導(dǎo)致應(yīng)變儀的電阻發(fā)生變化,然后可以將其測量為電壓變化。由于輸出的這種變化與施加的重量成正比,因此可以根據(jù)電壓的變化確定物體的重量。
稱重傳感器如何工作?
首先需要回答應(yīng)變式如何工作?的問題。應(yīng)變儀是一種在施加力時測量電阻變化的裝置。典型的應(yīng)變儀由非常細(xì)的線或箔組成,以網(wǎng)格圖案設(shè)置,當(dāng)沿一個軸施加應(yīng)變時,電阻會產(chǎn)生線性變化。有多種類型的應(yīng)變式可供選擇:
線性應(yīng)變儀:連接到應(yīng)變儀背襯的導(dǎo)線平行于應(yīng)變儀的邊緣。這些用于測量軸向和彎曲應(yīng)變。
剪切應(yīng)變儀:連接到應(yīng)變儀背襯上的導(dǎo)線與應(yīng)變儀側(cè)面呈45º方向布置。這些用于測量剪切應(yīng)變。
應(yīng)變式通常與更多的應(yīng)變式一起使用,以提高精度。一個有源應(yīng)變儀稱為四分之一橋,兩個有源應(yīng)變儀稱為半橋,四個有源應(yīng)變儀稱為全橋。
張力測力傳感器與壓縮測力傳感器的應(yīng)變儀電阻變化不同。張力使應(yīng)變片變得更薄和更長,從而增加了阻力。壓縮力使應(yīng)變片變厚變短,從而降低阻力。應(yīng)變式與薄背板(載體)粘合,該背板直接連接到稱重傳感器,使應(yīng)變式能夠承受稱重傳感器的應(yīng)變。
單個應(yīng)變儀測得的電阻變化極小,約為0.12Ω。稱重傳感器的靈敏度隨著應(yīng)用應(yīng)變式的數(shù)量而增加。將這些小變化轉(zhuǎn)化為更可測量的東西的一個好方法是將它們互連為惠斯通電橋。
應(yīng)變式的類型:
根據(jù)被測力的類型,應(yīng)變儀以不同的方向排列。彎曲應(yīng)變、剪切應(yīng)變、軸向應(yīng)變、扭矩和壓力均使用應(yīng)變式的特定布局進(jìn)行測量。