稱重傳感器的原理以及補償措施有哪些

稱重傳感器是工程應用中最多的傳感器之一，發展歷史也最早。它是將重量信號或壓力信號轉換成電量信號的一種裝置。稱重傳感器外形構造多樣，有柱形、S形、長方形、單孔、雙孔等等，但原理基本上都差不多，都是采用金屬電阻應變片組成測量橋路，當有重量壓在上面的時候，電阻絲發生形變，導致電阻增加，它們之間是幾乎線性變化關系，由此可以推斷出重量的大小。下面說下惠斯登電橋中把應變片電阻變化轉換成電壓變化的過程。

　　設：電橋的輸入激勵電壓為Ei,

　　則電橋的輸出電壓△E0為：

　　△E0=Ei×[(R1R3-R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]

　　設電橋中四個電阻初始值相等，即

　　R1=R2=R3=R4，

　　則△E0=0。

　　當受到外力作用后，設電阻值R1應變后的電阻變化為R+△R，則電橋的輸出電壓△E0為：

　　△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，設K0=2，ε=1000×0.000001,Ei=1V

　　則:△E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV

　　式中  K0=系數（一般為2）

　　ε=應變系數(一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當于10~40Kgf/mm2。)

　　為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設計成4枚應變片都受力作用的形式(4個工作片)。

　　此時△E0=0.5mV×4=2mV

　　稱重傳感器在制造過程中，為了改善它的性能指標，特別是溫度對傳感器輸出的影響，需要對應變電路進行附加的零點和靈敏度溫度補償。此外，還需要增加各種補償電阻。

　　零點補償也就是減小電橋零點受溫度變化的大小，所以，除了應變片本身的溫度自補償外，還需加入了電阻溫度系數和電橋中應變片的溫度系數不同的電阻元件，來加強補償作用，讓傳感器的零點漂移變小。

　　靈敏度補償是為了減小輸出電壓受溫度變化的大小，也就是補償彈性體的彈性系數和應變片的靈敏度系數受溫度變化的大小。所以，在電橋中串聯兩個和電橋溫度補償作用相同的電阻。電路中的其它電阻用于維持電橋的初始平衡，將傳感器額定輸出和輸入電阻等參數調整到規定的數值。

　　現在，國內稱重傳感器已經趨向成熟，雖然形式多樣，但萬變不離其宗，原理都差不多，電路補償是傳感器必須具備的一部分，它對改善傳感器的性能有很大幫助，這也是很多廠家提高產品性能的通俗做法。