电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器

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电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片引变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
中文名
电阻应变式称重传感器
外文名
Resistance strain type weighing sensor
原 理
弹性体在外力作用下产生弹性变形
主 件
电阻应变片、弹性体和检测电路
目录
1
简介
2
电阻应变片
3
弹性体
4
检测电路
电阻应变式称重传感器简介
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称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。电阻应变式称重传感器是基于应变效应,在外力作用下,粘贴于弹性体表面的应变片,跟弹性体一起产生形变,应变片产生形变后,其阻值会发生变化,测量电路将阻值的变化转化成电信号输出,从而间接得测量出外力。从以上可以看出,电阻应变式称重传感器主要由弹性体、应变片与测量电路三部分组成
[1]

电阻应变式称重传感器电阻应变片
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电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。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,这种材料的泊松系数是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,也就是说产生变形。设其伸长ΔL,其横截面积则缩小,即它的截面圆半径减少Δr。此外,还可用实验证明,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,记作Δρ。对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻值改变了多少。我们有: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)从材料力学我们知道Δr/r=-μΔL/L (2—5)其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。μ是表示材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)其中K=1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)式(2--6))说明了电阻应变片的电阻变化率(电阻相对变化)和电阻丝伸长率(长度相对变化)之间的关系。需要说明的是:灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数,它和应变片的形状、尺寸大小无关,不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间;其次K值是一个无因次量,即它没有量纲。在材料力学中ΔL/L称作为应变,记作ε,用它来表示弹性往往显得太大,很不方便常常把它的百万分之一作为单位,记作με。这样,式(2--6)常写作:ΔR/R=Kε (2—8)
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电阻应变式称重传感器弹性体
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弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个,首先是它承受称重传感器所受的外力,对外力产生反作用力,达到相对静平衡;其次,它要产生一个高品质的应变场(区),使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例,来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力,但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神,一为压缩,若把应变片贴在这里,则应变片上半部将受拉伸而阻值增加,而应变片的下半部将受压缩,阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式,而不再推导。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--扬氏模量:μ—泊松系数;B、b、H、h—为梁的几何尺寸。需要说明的是,上面分析的应力状态均是“局部”情况,而应变片实际感受的是“平均”状态
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电阻应变式称重传感器检测电路
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语音
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响,可以抑制侧向力干扰,可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等,所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,各臂参数一致,各种干扰的影响容易相互抵销,所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥
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电阻应变式称重传感器工作原理
电阻应变式称重传感器 一、工作原理和构成 电阻应变式称重传感器之所以能作为质量一电量的转换元件,是基于金属丝在受拉或受压后会发生弹性变形,其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。当电阻应变片的金属丝承受外力作用发生弹性变形时,它的长度L、截面积Js以及电阻率lD均会...
2019-10-080
阅读23
参考资料
1.

理查德·富兰克林, 宋玉梅. 应变式称重传感器的设计与计算[C]// 称重科技暨称重技术研讨会. 2007.
2.

王琦. 电阻应变式称重传感器的设计[J]. 木材加工机械, 2005, 16(3):20-22.
3.

刘思聪, 刘文华, 左占林. 电阻应变式称重传感器[J]. 经济技术协作信息, 2007(21):129-129.

电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器优缺点

电阻应变式称重传感器优缺点

人有优缺点、物有优缺点,我们的称重传感器自然也是有优缺点的,我们来看一下电阻应变式传感器的优缺点有哪些?

优点一:常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器(见转矩传感器)、应变式位移传感器(见位移传感器)、应变式加速度传感器(见加速度计)和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高,测量范围广寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

优点二:传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。

缺点:是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。

电阻应变振动传感器:应变式加速度计根据电阻应变效应和振动系统惯性力的原理实现信号的转换,对于电阻应变效应,这里不再详述。惯性式测振传感器的原理:测量结构物某一点的振动,往往很难找到一个相对不动的基准点来安装仪器,因此就考虑设计这样一种仪器,其内部设置一个“质量弹性系统”。测振时,把它固定在被测物上,使仪器的外壳与结构物仪器振动,直接测量的是质量块相对于外壳的振动。应变式加速度计是将电阻应变效应与系统惯性力原理良好的组合,在实际的测试工作中具有很好的应用性。具有结构简单、低频特性好等优点,但灵敏度相对较低,适用量程为1g~2g,频率范围为0~100Hz。与动态应变仪配套使用。

非常感谢您对我们产品的关注,如果您对称重传感器有疑问,请点击网页右侧的在线客户,或致电021-,我们相信:有您的建议和帮助,我们会做得更好!

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电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器工作原理

电阻应变式称重传感器工作原理

发布人:称重传感器 发布时间:2019-12-5 9:50:28 点击量:2854

电阻应变式称重传感器工作原理
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电
阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这
一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。由此可见,电阻应变片、弹性体和检测电
路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。

一、电阻应变片!
电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我
们来介绍一下它的意义。
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,这种材料的泊松系数是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)
当他的两端受F力作用时,将会伸长,也就是说产生变形。设其伸长ΔL,其横截面积则缩小,即它的截面圆半径减少Δr。此外,
还可用实验证明,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,记作Δρ。
对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻值改变了多少。我们有:$ z9 V* W) L3 _) s! j7 j
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)5
另外,我们知道导线的横截面积S=πr2,则 Δs=2πr*Δr,所以, G% C: n ^7 Z8 SΔS/S=2Δr/r (2—4)
从材料力学我们知道. v) {- Q, G O/ L3 kΔr/r=-μΔL/L (2—5)
其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。μ是表示材料横向效应泊松系数。把式(2—4)(2—5)代入(2--3),有5
ΔR/R=Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L3
=(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L
=K *ΔL/L (2--6)9 E7
其中K=1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)!
式(2--6))说明了电阻应变片的电阻变化率(电阻相对变化)和电阻丝伸长率(长度相对变化)之间的关系。
需要说明的是:灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数,它和应变片的形状、尺寸大小无关,不
同的材料的K值一般在1.7—3.6之间;其次K值是一个无因次量,即它没有量纲。
在材料力学中ΔL/L称作为应变,记作ε,用它来表示弹性往往显得太大,很不方便6 O- s% _)
常常把它的百万分之一作为单位,记作με。这样,式(2--6)常写作:ΔR/R=Kε (2—8)
2 A6 H) j2 D1 V' C, |1 S! u4 q) D8 w
二、弹性体
弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个,首先是它承受称重传感器所受的外力,对外力产生反作用力,达到相对
静平衡;其次,它要产生一个高品质的应变场(区),使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。
以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例,来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。
肓孔底部中心是承受纯剪应力,但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神,一为压缩,若把应变片贴在
这里,则应变片上半部将受拉伸而阻值增加,而应变片的下半部将受压缩,阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达
式,而不再推导。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--扬氏模量:μ—泊松系数;B、b、H、h—为梁的几何尺寸。
需要说明的是,上面分析的应力状态均是“局部”情况,而应变片实际感受的是“平均”状态。
三、检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响,可
以抑制侧向力干扰,可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等,所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,各臂参数一致,各种干扰的影响容易相互抵销,所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。

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电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器  第2张

电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器的工作原理解析

描述
电阻应变式称重传感器的工作原理
电阻应变式称重传感器基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感粱)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在它表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形;电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小)。再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)输出,从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见,电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。
电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻灶机械地布置在一块有机材料制成的基底上,即成为片应变片。
弹性体
弹性体是个有特殊形状的结构件。它的功能有两个,首先是它承受称重传感器所受的外力,对外力产生反作用力,达到相对静平衡;其次,它要产生一个高品质的应变场(区),使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。
检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。
电阻应变式称重传感器测试时的注意事项
电气连接方面
(1)称重传感器的信号电缆,不和强电电源线或控制线并行布置(例如不要把传感器信号线和强电电源线及控制线置于同一管道内)。若它们必须并行放置,那么,它们 之间的距离应保持在50CM以上,并把信号线用金属管套起来,不管在何种情况下,电源线和控制线均应绞合起来,合程度50转/米。
(2)若称重传感器信号线需要延长,则应采用特制的密封电缆接线盒。若不用此种接线盒,而采用电缆与电缆直接对接(锡焊端头),则应对密封防潮特别予以注意,接好后应检验绝缘电阻,且需达到标准(2000~5000M),必要时,应重新标定传感器,若信号电缆线很长,又要保证很高的测量精度,应考虑采用带有中继 放大器的电缆补偿电路。
(3)所有通向显示电路或从电路引出的导线,均应采用屏蔽电缆。屏蔽线的联接及接地点应合理。若未通过机械框架接地,则在外接地,但屏蔽线互相联接后未接地,是浮空的。
(4)称重传感器输出信号读出电路不应和能产生强烈干扰的设备(如可”控硅,接触器等)及有可观热量产生的设备放在同一箱体中,若不能保证这一点,则应考虑在它 们之间设置障板隔离之,并在箱体内安置风扇,用以测量传感器输出信号的电子线路,应尽可能配置独立的供电变压器,而不要和接触器等设备共用同一主电源。
机械安装方面
(1)称重传感器要轻拿轻放,尤其是由合金铝制作弹性体的小容量传感器,任何冲击、跌落,对其计量性能均可能造成极大损害。对于大容量的称重传感器,一般来说,它具有较大的自重,故而要求在搬运、安装时,尽可能使用适当的起吊设备(如手拉葫芦、电动葫芦等)。
(2)安装传感器的底座安装面应平整、清洁,无任何油膜,胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性,一般要求高于传感器本身的强度和刚度。
(3)水平调整:水平调整有两个方面的内容。
1、单只传感器安装底座的安装平面要用水平仪调整水平;
2、是指多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个 水平面上(用水准仪)。
(4)每种称重传感器的加载方向都是确定的,而我们使用时,一定要在此方向上加载负荷。横向力、附加的弯矩、扭矩力应尽量避免。
(5)尽量采用有自动定位(复位)作用的结构配件,如球形轴承、关节轴承、定位紧固器等。
(6)某些衡器上有些必须接到秤体上的附件(如容器秤的输料管道等),我们应让他们在传感器加载主轴的方向上尽量柔软一些,以防止他们“吃掉”传感器的真实负荷而引起误差。
(7)称重传感器周围应尽量设置一些“挡板”,甚至用薄金属板把传感器罩起来,这样可防止杂物玷污传感器及某些可动部分。
(8)称重传感器虽然有一定的过载能力,但在称重系统安装过程中,仍应防止传感器的超载。要注意的是,即使是短时间的超载,也可能会造成传感器永久损坏。在安装 过程中,若确有必要,可先用一个和传感器等高度的垫块代替传感器,到最后,再把传感器换上,在正常工作时,传感器一般均应设置过载保护的机械结构件。
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