電阻應變式稱重傳感器的理論和

應變計基本上是十電阻，它由平行導線或金屬箱做成定的形狀，并嵌入由環(huán)氧樹脂材料做成的絕緣基底中。這種類似于郵票的元件粘貼在鋼制彈性體的表面，利用電阻值相應變化的效應，檢測出彈性體表面非常微小的壓縮或拉伸量。這種電阻變化正比丁在彈性體上施加的力，并被地測量出柬。應變計被連接成個單臂電橋電路，稱重傳感器給出的不平衡電壓電子裝置轉(zhuǎn)換成備種信號輸出（例如數(shù)字輸出），以供顯示與（或lEDP裝置作數(shù)據(jù)處理之用。

  2.3.1熱耗散

  熱耗散是限制應變計允許電流的因素，其結(jié)果也就限制了稱重傳感器的不平衡電壓輔出。

這種效應可用HBMLYll型應變計來說明，它的標稱電阻R=120n，箔柵尺寸為lo×5mmn，康銅箔的厚度約0.003mm。

應變計的耗散功率為W=Rl2，W。使用的電橋激勵電壓為12V，應變計的電流將為50mA，功率為0.3W。這樣在應變計中總的熱耗散為0.3J/s。

    大小為10*5mm和厚度為O．003mm的應變柵重量約為0．0043g?？点~箔的比熱值為0.4UOJ/(9．℃)，因而應變柵具有的熱容量為。．0043x O．406-0.00175J，℃。

  如果選些熱量沒有耗散到傳感器的彈性體中，那末在應變柵中將產(chǎn)生溫升

因此，在傳感器彈性體中進行的熱耗散以穩(wěn)定的測瓣量結(jié)果是很要的。

2.3.2線性熱膨脹

  由于應變柵和彈性體材料的熱膨脹系數(shù)的存在，應變計電咀將隨溫度而變化。如果二者的線膨脹系數(shù)不同，表征彈性體機械應變的電阻值將發(fā)生變化。這種以上溫度為函數(shù)的視在應變稱為應變計應用的溫度特性。

    為了使這種由于溫度變化引起的視在應變盡可能地減小，在應變仆時使它匹配到個恒定的線性熱膨脹系數(shù)。例如，對于普通剛．對于鋁等。

  2.3.3溫度變動

  在稱重傳感器中，溫度變動自然對應變計組成的單臂電橋的零點平衡和鋼制彈性體彈性模量(E)值產(chǎn)生影響。

  正如后面將要闡明的那樣，這些影響補償可減少到zui小。零點平衡在單臂電橋橋臂上串人具有合適電阻溫度系數(shù)的小電阻來補償。彈性模量變化可在供橋電源中串入個具有合適電阻溫度系數(shù)的電阻，或具有合通電阻溫度系數(shù)合金制成的應變計本身的匹配，來補償由于溫度變化引起彈性模量變化而導致彈性體附加的。

目前許多傳感器廠提供的數(shù)據(jù)已這些影響減少到原始值的IO%以下。

2.3．4彈性體形狀

在電阻應變式稱重傳感器中，彈性體可以采用不同的形狀，如圓環(huán)、柱式或彎曲梁等。用柱式彈性體說明在個電阻應變式傳感器中把機械力轉(zhuǎn)換成可測量的電氣特性的原理。力(F)沿著縱軸施加于長度為L和橫截面為A 的圓柱鋼體上，使鋼體產(chǎn)生應變（o），并用

下列公式計算

沿著縱軸方向在鋼柱表面粘貼的應變計的長度發(fā)生相對變化，因此根據(jù)應變計靈敏系數(shù)的定義推算出電阻變化：貼在鈿桂體上：的四片應變計連接成單臂電橋電路，當傳感器不受力時，電橋平衡，其輸出電壓(AV。)=o。當傳感器上加或時，應變計的電阻值發(fā)生變化，橋臂上流過的電流在電橋的測量對角上產(chǎn)出正比干負荷的電壓(AV．)。此電壓加到數(shù)字單元中放大器的輸入端，數(shù)字單元經(jīng)調(diào)整后使其數(shù)字顯示為相當于以噸，公斤或磅表示的重量。

   3個電路圖闡明了傳感器在空載和加載時，單臂電橋中不平衡電壓的情況。在電橋電路中有激勵電壓(VE)，阻值為（R）和（R△R）的四片應變計以及輸出電壓（△V）。

    傳感器上無負荷時電橋平衡到零，也就是說橋臂電阻（R）都相等，測量對角上也就沒有輸出電壓（△V=O）。在傳感器上加負荷時，工作應變計的電阻發(fā)生變化（士△R），橋臂上流過的電捷I，和l：，在測量對角上產(chǎn)生電壓降(Ar．)。

輸出電壓(bV)可用于下述方法計算，垂直于鋼柱體縱軸的應變計電阻變化約為(abR)．此處(a)型0 33：可改寫成

    當(G)、(E)和(A)均為常數(shù)時，輸蹦電壓（△V）正比于負載(F)。對于圓環(huán)式彈性體，有應變計都起作用，(a) =l，而對柱式彈性體，( a)=0. 33。同樣要洼意到供橋電壓(V}也成比例地影響輸出電壓(AV)。

  許多電子稱重裝置商把電橋電路連接到電子數(shù)字裝置，因此可測量出AVVV比值。在(K)、(E)和(A)系數(shù)保持不變的情況下，顯示的數(shù)字重量正比干負荷(P)。大多數(shù)電阻應變式稱重傳感器，額定魚荷下的輸出電壓（等）在1.5_2.5mV，V之間。

  2.3.5誤差來源分析

  電阻應變式稱重傳感器如同有其他物理元件樣受到誤差源的影響。零點平衡和靈敏度的溫度效應是誤差的兩個主要來源。然而，在許多稱重傳感器中這些效應可以被補償．因而剩下的效應可減少到初始值的1o%左右。

    其他的誤差為：非線性，滯后，蠕變和不重復性。這些誤差對校準曲線的影響如下列各圖示。

2.3.5.1溫度效應

 稱重傳感器的溫度效應。溫度漂移以ppm，C或ppm/'F或%／℃或%，F(xiàn)來表示，這些標稱都對額定負荷而言。(1OOOppm等于0.1%)稱重傳感器在沒有加載的條拌下，其輸出信號的溫度漂移定義為零點溫度漂移。

  2 . 3.5.2線性誤差

線性誤差是校準曲線偏離無負荷和額定負荷兩點輸出電壓之間連線的zui大偏差，阻額定輸出的百分數(shù)來表示。

  2.3.5 3滯后

 當加的負荷從零到額定負荷再回到零的個循環(huán)中，相同負荷點輸出信號的zui偏差稱滯后(在50%額定負荷處，滯后是以額定負荷的相對值表示。滯后與整個循環(huán)成比側(cè)．

2.3.5.4蠕變

環(huán)境條件和其它切可變條件恒定時，在定負荷作用下稱重傳感器的輸出隨時間發(fā)生的變化。通常在施加額定負荷后在規(guī)定時間內(nèi)（為30分鐘）進行測量，用額定負荷輸出的百分比表示。

2.3.5.5蠕變恢復

去掉已保持定時間的負荷之后，稱重傳感囂的無負荷輸出隨時間發(fā)生的變化。

2.3.5.6不重復度

在相同的外界條件下，重復測量同負荷下稱重傳感器輸出的zui大差值。

    不重復度在傳感器測量系統(tǒng)中都是個即簡單而又十分重要的因素，由于它是隨機的因而無法補償，以不能在測量系統(tǒng)中加以校準。因此不重復度是校準過程中的不利因素，也就限制了綜臺測量度的提。

然而，旦電子稱重系統(tǒng)建成并進行校準，不重復度誤差約為線性誤差的1/IO，后者可在系統(tǒng)校準中補償。

電阻應變式稱重傳感器的理論和