1、重量传感器的工作原理

1、结构组成

（下简称仪表）、称重传感器（下简称传感器）、连接件、限位装置及接线盒等零部件组成，还可以选配打印大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。

2、工作原理

被称重物或载重汽车置于承载器台面上，在重力作用下，通过承载器将重力传递至称重传感器，使称重传感器弹性体产生变形，贴附于弹性体上的应变计桥路失去平衡，输出与重量数值成正比例的电信号，经线性放大器将信号放大。再经A/D转换为数字信号，由仪表的微处理机（CPU）对重量信号进行处理后直接显示重量数据。配置打印机后，即可打印记录称重数据，如果配置计算机可将计量数据输入计算机管理系统进行综合管理。

在称重传感器的弹性体上粘贴有应变计，组成惠斯登电桥。在无负荷时，电桥处于平衡状态，输出为零。当弹性体承受载荷时，各应变计随之产生与载荷成比例的应变，由输出电压即可测出外载重量，通过仪表的通讯接口可以与上位机连接。

2、称重传感器的原理及检测方法是什么？

EXC+、EXC-代表的是电源；SIG+、SIG-代表的是反馈回去的称重信号。

1、称重传感器原理的测试原理称重传感器的测试流程如图所示.称重传感器的电压输出范围为0～30mV.检测标准主要有:未受力的零点电压U0≤5mV;20min前后输出电压变化范围和受力过程中最大电压和最小电压变化不超过0.006mV,即Uoe-U0≤0.006mV,Umax-Umin≤0.006mV;受力过程中输出电压每间隔5min的变化不超过0.003mV.整个测试过程中所有输出电压符合以上测试标准,则说明传感器精确度达到要求,性能良好;否则,传感器不能准确反映出所受压力,线性误差大,传感器不合格。

2、称重传感器检测数据分析在传统检测中,通常使用高精度万用表测量传感器的输出电压,工作人员读表记录数据.其最大缺点是每次只能读取一支传感器的数据,而且每次切换测试机台时,万用表需要3s的稳定时间才能读数,记录数据需要1s时间.导致结果产生很大的时间误差,进而影响了合格品的判定.例如当读取U5时,1号机台读取到的是1号传感器5min时的精确值,而读到32号机台时,实际时间已经进行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是说32号机台上的传感器的U5并不是5min时的电压,而是422s的电压.从第1路到第32路,产生了122s的时间误差.称重传感器自动检测系统使用多路数据采集卡,可将每路输出电压的平均读取时间降低到几秒钟之内,解决了传统检测中的时间误差问题。

3、称重传感器的工作原理

负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称，用单项参数评价它的计量特性。

电阻应变式称重传感器主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。电阻应变式称重传感器的称量范围为几十克至数百吨，计量准确度达1/1000～1/10000，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器都使用这种传感器。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。在测量过程中，重量加载到称重传感器的弹性体上会引起塑性变形。电阻应变式称重传感器的工作过程应变正向和负向通过安装在弹性体上的应变片转换为电子信号。最简单的弯曲梁称重传感器只有一个应变片。通常，弹性体和应变片通过多种方式来结合，类似外壳密封部件等来保护应变片。

称重传感器在选用时要考虑到很多因素，实际的使用当中我们主要从下列几个因素考虑。称重传感器的量程根据你的用途，称重传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来讲，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。其次称重传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下，选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。称重传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠；另一方面要考虑厂家的建议。对于传感器制造厂家来讲，它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。

称重传感器基本知识

1、什么是称重传感器？

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。

2、称重传感器的测量原理是什么？

称重传感器采用金属电阻应变片组成测量桥路，利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细，电阻增加的原理，即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的（应变，就是尺寸的变化）。

3、称重传感器的构造原理？

金属电阻具有阻碍电流流动的性质，即具有电阻（Ω），其阻值依金属的种类而异。同一种金属丝，一般来讲，越是细长，其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时，其电阻值就会在某一范围内增减。因此，将金属丝（或膜）紧贴在被测物体上，而且这种丝或膜又很细或很薄，粘贴又十分完善，那麽，当被测物体受外力而伸缩时，金属电阻丝（膜）也会按比例伸缩，其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变片粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。

4、称重传感器的外形构造与测重形式？

称重传感器的外形构造随被测对象的不同，其外形构造也会不同。

A、比较常见的称重传感器的外形构造：

圆柱形（杯柱形）；S形；长方形等。

B、测重形式：

压缩式；伸张式。

圆柱形（杯柱形）一般均为压缩式测重形式。

S形，长方形均为压缩式，伸张式两用测重形式。

C、内部金属称重梁形式：

一般分为单孔或双孔形式。

D、鹤林公司使用的称重传感器的外形构造与测重形式：

圆柱形——称重仓（压缩式），原料粉煤灰秤（压缩式）。

S形——皮带秤（压缩式），包装机袋重秤（伸张式）。

长方形——汽车衡（压缩式），轨道衡（压缩式），煤粉天平秤（伸张式），固体流量计（压缩式）。

5、称重传感器的电路组成？

称重传感器进行测量时，我们需要知道的是应变片受应变时的电阻变化。通常总是采用应变片组成桥式电路（惠斯登电桥），将应变片引起的电阻变化转换成电压变化来进行测量的。

设：电桥的输入激励电压为Ei, ①

则电桥的输出电压△E0为：

R1 R2

△E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]

输入激励电压 ③ 输出电压

令电桥的初始条件为

R1=R2=R3=R4， ④

则△E0=0。

设电阻值R1的应变片受应变作用 R3 R4

后的电阻变化为R+△R，则电桥的输 ②

出电压△E0为：

△E0=Ei[△R/（4R+2△R）]≌（△R/4R）Ei (R>>△R)

由于△R=R×K0×ε，所以

△E0=（Ei×K0×ε）/4

例如，设K0=2，ε=1000×0.000001, Ei=1V

则: △E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV

式中 K0=系数（一般为2）

ε=应变系数(一般为500×0.000001~2000×0.000001;相当于10~40Kgf/mm2。)

Ei=输入的激励电压

为了增加电桥的视在输出,大多都将电桥设计成4枚应变片都受力作用的形式(4个工作片)。

此时 △E0=0.5mV×4=2 mV

6、传感器的输出灵敏度的表示方法？

电桥的输出电压通常用输入激励电压为1V时的输出电压（mV/V）来表示。通常称传感器的输出灵敏度。

7、为什么传感器内部要加补偿电路？

称重传感器在制造过程中，为了改善它的性能，特别是改善温度特性，一般要在应变片电路中附加对零点和灵敏度的温度补偿。即除了应变片外，其中还增加了各种补偿电阻。

零点补偿的目的是尽量减小电桥零点随温度的变化，因此，出应变片本身的温度自补偿外，又加入了电阻温度系数和电桥中应变片的温度系数不同的电阻元件（如铜电阻或镍电阻等），以加强补偿作用。

灵敏度补偿的目的是减小输出电压随温度的变化，即补偿弹性体的弹性系数和应变片的灵敏度系数随温度的变化。因此，对电桥中串接了两个与电桥温度补偿作用相同的电阻。同时电路中的其它电阻用于将电桥的初始平衡，额定输出和输入电阻等参数调整到规定的数值。

8、称重传感器的参数指标（中英文对照）

Model: STC-100Kg (型号规格)

Cap: 100Kg （量程范围）

Date: 2005/01/14 （生产日期）

S/N: X02274 （出厂编号）

FSO: 2.9981 mV/V （灵敏度）

Recommended Excitation: 10V AC/DC （推荐激励电压）

Maximum Excitation: 15V AC/DC （最大激励电压）

Output at Rated Load: 2.9981 mV/V （额定负荷输出）

Non Linearity:<0.020% （非线性）

Hysteresis:<0.020% （滞后）

Creep(30 minutes): 0.029% （30分钟蠕动）

Non Repeatability:<0.01% （非重复性）

Zero Retum(30 minutes): 0.030% （30分钟零点漂移）

Temp. Effect/℃ on Span:<0.0015% （温度变化1℃对量程的影响）

Temp. Effect/℃ on Zero:<0.0026% （温度变化1℃对零点的影响）

Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ （温度补偿范围）

Operating Temp.Range: -20 to 60℃ （工作温度范围）

Zero Balance: ±1% （零点平衡）

Input Resistance: 380±5Ω （输入阻抗）

Output Resistance: 350±3Ω （输出阻抗）

Insulation Resistance(50VDC): >5000MΩ （绝缘电阻）

Deflecion at Rated Load: Nil （零） （额定负荷下的倾斜度）

Safe Overload: 150% （允许超载）

Ultimate Overload: 300% （最终超载）

9、称重传感器引线功能的具体判断方法

由于不同生产厂家的传感器引线的颜色不同，所以不能以具体颜色来判断引线功能。

4、称重传感器原理是什么，有谁知道？需要关注哪些点

称重传感器的构成与优缺点

称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最传统概念上，负荷传感器是称重传感器、汉力传感器的统称，用单项参数评价计量特性。旧国标将应用对象和施甲环境条住完全不同的“啾重"和“视力”两种传感器合二为一来考虑，对试验和评价方法未给予区分。

旧国标共有21项指标，均在常温下进行试验;并用非线性、满后误差、重复性误差、辑变、零点温度附加误差以及额定翰出温度)加误差5项页指标中的最大误差，来确定称重传感曜准确度等级，分别用0.02、0.03、0.05表示。

一、电阻应变式称重传感器

利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、汉量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件中受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。

电阻应变式传感器的称量范围为几十克至数百吨。

二、电阻应变式称重传感器原理

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，阻值将发生变化(增大或减小)，再经相应地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。

构成

1、敏感元件

直接感受被测量(质量)并输出与被测星有确定关系的其他量的元件，如电阻应变式称重传感器的弹性体，是将被测物体的质星转变为形变;电容式称重传感器的弹性体将被汉的质星转变为位移。

2、变换元件

又称传感元件，是将敏感元件的翰出转变为便于汉星的信号，如电阻应变式称重传感器的电阻应变计(或称电阻应变片)，将弹性体的形变转换为电阻性的变化，电容式称重传感器的电容器，将弹性体的位移转变为电容量的变化，有时某些元件兼有敏感元件和变换元件两者的职能，如电压式称重传感器的压电材料，在外载荷的作用下，在发生变形的同时输出电信。

3、测量元件

将变换元件的输出变换为电信号，为进一步传输、处理、显示、记录或控制提供方便，如电阻应变式称重传感器中的电桥电路，压电式称重传感器的电荷前置放大器。

4、辅助电源

为传感眼的电信号输出提供能星，一般称重传感器均需外链电源才能工作，因此，作为一个产品必须标明供电的要求，但不作为称重传感骡的组成部分，有些传感器，如磁电式速度传感器，由于他输出的能量较大，故不需要辅助电源也能正常工作，所以并非所有传感器都要有辅助电源。

缺点

一、输出阻抗高，负载能力差

电容式称重传感器的容性受其电极的几何尺寸等狠制不易做得很大，一般为几十到几百微法，甚至只有几个做法，因此，电容式称重传感器的输出阻抗高，因而负载能力差，易受外界干扰影响产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，必须采取妥善的屏蔽措施，从而给设计和使用带来不便，容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高，否则绝线部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能，为此还要特制法注意走过的环境如温度、清洁度等。若采用高频供电，可降低电容式称重传感器的输出抗阻，但高频放大、传感器远比低频的复杂，且寄生电容影响大，不易保证工作的稳定性。

二、输出特性非线性

电容式称重传感器的翰出特性是非线性的，虽采用差分型来改善，但不可能完全消除，其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时，输出特性才里线性，否则边缘效应所产生的附加电容量将与传感器电容器直接叠加，使输出特性非线性。

三、寄生电容影响大

电容式称重传感器的初始电容量小，而连接传感器和电子线路的引线电容、电子线路的杂散电容以及传感骚内板极与周围导体构成的电容等所谮寄生电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而丑这些电容常常是随机变化的，将使仪器工作很不稳定，影响测量精度，因此对电缆的选择、安装、接法都有严格的要求。例如，采用屏蔽性好、自身分布电容小的高频电线作为引线。引线粗而短，要保证仪器的絷散电容小而稳定等等，否则不能保证高的测量精度。