电阻应变式称重传感器原理

 电阻应变式称重传感器是根据这么一个原理：弹性体（弹性元件，活络梁）在外力作用下发生弹性变形，使张贴在他外表的电阻应变片（变换元件）也伴随发生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生改动（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻改动变换为电信号（电压或电流），然后完结了将外力变换为电信号的进程。

　　由此可见，电阻应变片、弹性体和检查电路是电阻应变式称重传感器中不行短少的几个首要部分。下面就这三方面扼要论说。

一、电阻应变片

　　电阻应变片是把一根电阻丝机械的散布在一块有机资料制成的基底上，即变成一片应变片。他的一个主要参数是活络系数K。咱们来介绍一下它的含义。

　　设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种资料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：

　　R = ρL/S（Ω） （2—1）　

　　当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说发生变形。设其伸长ΔL，其横截面积则减小，即它的截面圆半径削减Δr。此外，还可用实验证实，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改动，记作Δρ。

　　对式（2--1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改动了多少。咱们有：

 　　ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）

　　用式（2--1）去掉式（2--2）得到

　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）

　　别的，咱们知道导线的横截面积S = πr2，则 Δs = 2πr*Δr，所以

　　ΔS/S = 2Δr/r （2—4）

　　从资料力学咱们知道

　　Δr/r = -μΔL/L （2—5）

　　其间，负号表明伸长时，半径方向是减小的。μ是表明资料横向效应泊松系数。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）

　　其间

　　K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （2--7）

　　式（2--6））阐明晰电阻应变片的电阻改动率（电阻相对改动）和电阻丝伸长率（长度相对改动）之间的。　

　　需求阐明的是：活络度系数K值的巨细是由制造金属电阻丝资料的性质决议的一个常数，它和应变片的形状、尺度巨细无关，不同的资料的K值通常在—之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。

　　在资料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表明弹性通常显得太大，很不便利

　　常常把它的百万分之一作为单位，记作με。这么，式（2--6）常写作：

　　ΔR/R = Kε （2—8）　

　　二、弹性体

　　弹性体是一个有特别形状的结构件。它的功能有两个，首先是它接受称重传感器所受的外力，对外力发生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要发生一个高品质的应变场（区），使张贴在此区的电阻应变片对比抱负的完结应变枣电信号的变换使命。

 　　以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其间的应力散布。