称重传感器的工作原理
仪器信息网 · 2010-07-23 23:42 · 22822 次点击
1.两个典型的力学模型
当F>0时,R1、R3被拉伸,阻值增大;R2、R4被压缩,阻值减小。
2.惠斯顿电桥
在应变计的电测技术中,应用最广泛的测量电路是惠斯通电桥电路。测量电桥由于具有灵敏度高、测量范围宽、电路结构简单、精度高、容易实现温度补偿等优点,因此能很好地满足应变测量的要求。
电桥根据电源的性质分直流电桥和交流电桥两种,当Ui为直流时该电桥为直流电桥。电桥电路如上图所示,它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4组成。
1)直流电桥的电压输出
根据分压原理,从D-A-C半桥来看,从D经A到C的电压降为Ui,通过R1、R2的电流
I1=Ui/(R1+R2)(1)
R2上的电压降为I1R2,代入(1)得
UAC=Ui*R2/(R1+R2)(2)
同样,D-B-C半桥的电压降也是Ui,R3上的电压降为:
UBC=Ui*R3/(R3+R4)(3)
则输出电压UO是UBC与UAC之间的差,即
R1R3-R2R4
UO=UBC-UAC=Ui(4)
(R1+R2)(R3+R4)
由(4)可知,当桥臂电阻满足如下条件时,即
R1R3=R2R4(5)
电桥的输出电压UO=0,电桥处于平衡状态。
为了保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡(置零),这样输出电压只与应变计感受应变所引起的电阻变化有关。
2)按上述力学模型解释:
当F=0时,R1R3=R2R4;U0=0;
当F>0时,R1、R3增加,R2、R4减小,U0>0。
若欲得到与上述电信号相反的结果时,只需将A与C(或B与D)之间的电源正、负极互换即可。
3)当桥臂电阻的阻值发生变化时,电桥的输出电压也随着发生变化,当⊿R<
我们在选择称重传感器时,传感器的说明书会有很多参数向我们说明这种传感器的性能指,其中的抗干扰的,受温度漂移影响的。还有精度的。
其中有一个参数叫灵敏度,它一般是向如下这么标注的:
灵敏度2±0.002(mv/v)
这个灵敏度是什么意思呢?这是传器的一个重要性能指标,当然其它指标也很重要,但在我们选择传感器要使用时,这个指标会直接影响到使用。其实它的意思是,传感器在受到额定的拉力(如果满量程是200KG的,它的额定拉力就是200KG)做用下,在激励电压(也叫供桥电压,输入电压)是1v的情况下,它的两个输出端会有2mv的压力变化。当然实际工作时激励电压会大于1v,一般为10v到12v。如果一个200KG的传感器,它的灵敏度是2±0.002(mv/v),它的激励电压是10v,那么在200KG拉力作用下,输出端的压力变化就是2*10=20mv。我们在选择传感器的时候,往往是三个或四个同时并联使用的,必须要求每个传感器的灵敏度要相同才能同时使用。如果不相同的会使整个秤不准,把一个东西放在同一个秤的不同地方会显示不同的重量。如果在更换损坏的传感器时,也要找到灵敏度和量程相同的传感器,其它的指标可以忽略,只要这两项指标相同,就是不同厂家的传感器放在一起用也可以的。