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電阻應變式稱重傳感器原理

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

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

一、電阻應變片

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

　　設有一個金屬電阻絲，其長度為L，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。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：

　　R = ρL/S（Ω） （2—1）　

　　當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說發(fā)生變形。設其伸長ΔL，其橫截面積則減小，即它的截面圓半徑削減Δr。此外，還可用實驗證實，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改動，記作Δρ。

　　對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改動了多少。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）

　　從資料力學咱們知道

　　Δr/r = -μΔL/L （2—5）

　　其間，負號表明伸長時，半徑方向是減小的。μ是表明資料橫向效應泊松系數(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））闡明晰電阻應變片的電阻改動率（電阻相對改動）和電阻絲伸長率（長度相對改動）之間的。　

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

　　在資料力學中ΔL/L稱作為應變，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

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

 　　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力散布。