稱重傳感器是將物體重量轉(zhuǎn)化為電信號的核心裝置,其工作原理基于應(yīng)變效應(yīng)與電橋平衡技術(shù),主要由彈性體、應(yīng)變片及信號處理電路構(gòu)成。以下是其核心原理詳解:一、核心工作流程
彈性體形變?
外力作用下,傳感器內(nèi)部的金屬彈性體(如懸臂梁、柱體或箱式結(jié)構(gòu))發(fā)生微米級形變:
懸臂梁式:一端固定,受力端下壓導(dǎo)致梁體彎曲;
柱式:垂直壓力使柱體壓縮;
箱式:兩端固定,中間受力產(chǎn)生搖動形變。
應(yīng)變片電阻變化?
貼在彈性體敏感區(qū)域的應(yīng)變片(電阻元件)隨形變改變阻值:
拉伸區(qū)域電阻增大,壓縮區(qū)域電阻減小;
典型布局采用四片應(yīng)變片,以“兩拉兩壓”對稱排列(如梁式傳感器貼在薄壁處)。
惠斯通電橋轉(zhuǎn)換信號?
四片應(yīng)變片接入惠斯通電橋:
電阻變化打破電橋平衡,輸出差分電壓信號;
對稱布局放大微小信號,并利用相鄰應(yīng)變片溫度一致性抵消溫漂。
信號處理與輸出?
差分電壓經(jīng)變送器處理:
隔離放大、濾波消除干擾;
模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)生成標準數(shù)字信號供計算機處理。
(插入彈性體形變動畫、應(yīng)變片貼裝位置示意圖、惠斯通電橋電路圖)
二、關(guān)鍵設(shè)計特性
靈敏度與精度?:應(yīng)變片布局和彈性體薄壁設(shè)計(如梁式傳感器挖空結(jié)構(gòu))優(yōu)化形變檢測;抗干擾能力?:惠斯通電橋及溫度補償設(shè)計抑制環(huán)境干擾;
多類型適配?:根據(jù)不同場景選用懸臂梁(高精度小量程)、柱式(大量程)或箱式(多向力感知)結(jié)構(gòu)。(插入懸臂梁/柱式/箱式傳感器對比卡片,含應(yīng)用場景說明)
三、應(yīng)用本質(zhì)
稱重傳感器本質(zhì)是?機械形變→電阻變化→電壓信號→數(shù)字信號?的多級轉(zhuǎn)換系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于電子秤、工業(yè)稱重、物料計量等領(lǐng)域,成為重量數(shù)據(jù)化的核心感知元件。
注:實際應(yīng)用中需注意傳感器量程選擇(總重×1.5倍安全系數(shù)÷支撐點數(shù)量)及安裝方式,避免側(cè)向力干擾精度。
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