电阻应变式称重传感器的理论和

应变计基本上是十电阻，它由平行导线或金属箱做成定的形状，并嵌入由环氧树脂材料做成的绝缘基底中。这种类似于邮票的元件粘贴在钢制弹性体的表面，利用电阻值相应变化的效应，检测出弹性体表面非常微小的压缩或拉伸量。这种电阻变化正比丁在弹性体上施加的力，并被地测量出柬。应变计被连接成个单臂电桥电路，称重传感器给出的不平衡电压电子装置转换成备种信号输出（例如数字输出），以供显示与（或lEDP装置作数据处理之用。

  2.3.1热耗散

  热耗散是限制应变计允许电流的因素，其结果也就限制了称重传感器的不平衡电压辅出。

这种效应可用HBMLYll型应变计来说明，它的标称电阻R=120n，箔栅尺寸为lo×5mmn，康铜箔的厚度约0.003mm。

应变计的耗散功率为W=Rl2，W。使用的电桥激励电压为12V，应变计的电流将为50mA，功率为0.3W。这样在应变计中总的热耗散为0.3J/s。

    大小为10*5mm和厚度为O．003mm的应变栅重量约为0．0043g。康铜箔的比热值为0.4UOJ/(9．℃)，因而应变栅具有的热容量为。．0043x O．406-0.00175J，℃。

  如果选些热量没有耗散到传感器的弹性体中，那末在应变栅中将产生温升

因此，在传感器弹性体中进行的热耗散以稳定的测瓣量结果是很要的。

2.3.2线性热膨胀

  由于应变栅和弹性体材料的热膨胀系数的存在，应变计电咀将随温度而变化。如果二者的线膨胀系数不同，表征弹性体机械应变的电阻值将发生变化。这种以上温度为函数的视在应变称为应变计应用的温度特性。

    为了使这种由于温度变化引起的视在应变尽可能地减小，在应变仆时使它匹配到个恒定的线性热膨胀系数。例如，对于普通刚．对于铝等。

  2.3.3温度变动

  在称重传感器中，温度变动自然对应变计组成的单臂电桥的零点平衡和钢制弹性体弹性模量(E)值产生影响。

  正如后面将要阐明的那样，这些影响补偿可减少到zui小。零点平衡在单臂电桥桥臂上串人具有合适电阻温度系数的小电阻来补偿。弹性模量变化可在供桥电源中串入个具有合适电阻温度系数的电阻，或具有合通电阻温度系数合金制成的应变计本身的匹配，来补偿由于温度变化引起弹性模量变化而导致弹性体附加的。

目前许多传感器厂提供的数据已这些影响减少到原始值的IO%以下。

2.3．4弹性体形状

在电阻应变式称重传感器中，弹性体可以采用不同的形状，如圆环、柱式或弯曲梁等。用柱式弹性体说明在个电阻应变式传感器中把机械力转换成可测量的电气特性的原理。力(F)沿着纵轴施加于长度为L和横截面为A 的圆柱钢体上，使钢体产生应变（o），并用

下列公式计算

沿着纵轴方向在钢柱表面粘贴的应变计的长度发生相对变化，因此根据应变计灵敏系数的定义推算出电阻变化：贴在钿桂体上：的四片应变计连接成单臂电桥电路，当传感器不受力时，电桥平衡，其输出电压(AV。)=o。当传感器上加或时，应变计的电阻值发生变化，桥臂上流过的电流在电桥的测量对角上产出正比干负荷的电压(AV．)。此电压加到数字单元中放大器的输入端，数字单元经调整后使其数字显示为相当于以吨，公斤或磅表示的重量。

   3个电路图阐明了传感器在空载和加载时，单臂电桥中不平衡电压的情况。在电桥电路中有激励电压(VE)，阻值为（R）和（R△R）的四片应变计以及输出电压（△V）。

    传感器上无负荷时电桥平衡到零，也就是说桥臂电阻（R）都相等，测量对角上也就没有输出电压（△V=O）。在传感器上加负荷时，工作应变计的电阻发生变化（士△R），桥臂上流过的电捷I，和l：，在测量对角上产生电压降(Ar．)。

输出电压(bV)可用于下述方法计算，垂直于钢柱体纵轴的应变计电阻变化约为(abR)．此处(a)型0 33：可改写成

    当(G)、(E)和(A)均为常数时，输蹦电压（△V）正比于负载(F)。对于圆环式弹性体，有应变计都起作用，(a) =l，而对柱式弹性体，( a)=0. 33。同样要洼意到供桥电压(V}也成比例地影响输出电压(AV)。

  许多电子称重装置商把电桥电路连接到电子数字装置，因此可测量出AVVV比值。在(K)、(E)和(A)系数保持不变的情况下，显示的数字重量正比干负荷(P)。大多数电阻应变式称重传感器，额定鱼荷下的输出电压（等）在1.5_2.5mV，V之间。

  2.3.5误差来源分析

  电阻应变式称重传感器如同有其他物理元件样受到误差源的影响。零点平衡和灵敏度的温度效应是误差的两个主要来源。然而，在许多称重传感器中这些效应可以被补偿．因而剩下的效应可减少到初始值的1o%左右。

    其他的误差为：非线性，滞后，蠕变和不重复性。这些误差对校准曲线的影响如下列各图示。

2.3.5.1温度效应

 称重传感器的温度效应。温度漂移以ppm，C或ppm/'F或%／℃或%，F来表示，这些标称都对额定负荷而言。(1OOOppm等于0.1%)称重传感器在没有加载的条拌下，其输出信号的温度漂移定义为零点温度漂移。

  2 . 3.5.2线性误差

线性误差是校准曲线偏离无负荷和额定负荷两点输出电压之间连线的zui大偏差，阻额定输出的百分数来表示。

  2.3.5 3滞后

 当加的负荷从零到额定负荷再回到零的个循环中，相同负荷点输出信号的zui偏差称滞后(在50%额定负荷处，滞后是以额定负荷的相对值表示。滞后与整个循环成比侧．

2.3.5.4蠕变

环境条件和其它切可变条件恒定时，在定负荷作用下称重传感器的输出随时间发生的变化。通常在施加额定负荷后在规定时间内（为30分钟）进行测量，用额定负荷输出的百分比表示。

2.3.5.5蠕变恢复

去掉已保持定时间的负荷之后，称重传感嚣的无负荷输出随时间发生的变化。

2.3.5.6不重复度

在相同的外界条件下，重复测量同负荷下称重传感器输出的zui大差值。

    不重复度在传感器测量系统中都是个即简单而又十分重要的因素，由于它是随机的因而无法补偿，以不能在测量系统中加以校准。因此不重复度是校准过程中的不利因素，也就限制了综台测量度的提。

然而，旦电子称重系统建成并进行校准，不重复度误差约为线性误差的1/IO，后者可在系统校准中补偿。

电阻应变式称重传感器的理论和