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電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理

 電阻應(yīng)變式稱重傳感器是根據(jù)這么一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，活絡(luò)梁）在外力作用下發(fā)生彈性變形，使張貼在他外表的電阻應(yīng)變片（變換元件）也伴隨發(fā)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生改動(dòng)（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻改動(dòng)變換為電信號(hào)（電壓或電流），然后完結(jié)了將外力變換為電信號(hào)的進(jìn)程。

　　由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢查電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不行短少的幾個(gè)首要部分。下面就這三方面扼要論說。

一、電阻應(yīng)變片

　　電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的散布在一塊有機(jī)資料制成的基底上，即變成一片應(yīng)變片。他的一個(gè)主要參數(shù)是活絡(luò)系數(shù)K。咱們來介紹一下它的含義。

　　設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種資料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R：

　　R = ρL/S（Ω） （2—1）　

　　當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說發(fā)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則減小，即它的截面圓半徑削減Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改動(dòng)，記作Δρ。

　　對(duì)式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改動(dòng)了多少。咱們有：

 　　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）

　　別的，咱們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

　　ΔS/S = 2Δr/r （2—4）

　　從資料力學(xué)咱們知道

　　Δr/r = -μΔL/L （2—5）

　　其間，負(fù)號(hào)表明伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是減小的。μ是表明資料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。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）

　　其間

　　K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （2--7）

　　式（2--6））闡明晰電阻應(yīng)變片的電阻改動(dòng)率（電阻相對(duì)改動(dòng)）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)改動(dòng)）之間的。　

　　需求闡明的是：活絡(luò)度系數(shù)K值的巨細(xì)是由制造金屬電阻絲資料的性質(zhì)決議的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺度巨細(xì)無關(guān)，不同的資料的K值通常在—之間；其次K值是一個(gè)無因次量，即它沒有量綱。

　　在資料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來表明彈性通常顯得太大，很不便利

　　常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這么，式（2--6）常寫作：

　　ΔR/R = Kε （2—8）　

　　二、彈性體

　　彈性體是一個(gè)有特別形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它接受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力發(fā)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，它要發(fā)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使張貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片對(duì)比抱負(fù)的完結(jié)應(yīng)變棗電信號(hào)的變換使命。

 　　以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其間的應(yīng)力散布。