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稱重傳感器測(cè)量元件將變換元件的輸出變換為電信號(hào),為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路,壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。輔助電源為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此,作為一個(gè)產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求,但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器,如磁電式速度傳感器,由于他輸出的能量較大,故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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電阻應(yīng)變式稱重傳感器 是基于這樣一個(gè)原理:彈性體(彈性元件,敏感梁)在外力作用下產(chǎn)生彈性變形,使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形,電阻應(yīng)變片變形后,它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小),再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(電壓或電流),從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。由此可見,電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上,即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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,這種材料的泊松系數(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:yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
R = ρL/S(Ω) (2—1)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí),將會(huì)伸長(zhǎng),也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL,其橫截面積則縮小,即它的截面圓半徑減少Δr。此外,還可用實(shí)驗(yàn)證明,此金屬電阻絲在變形后,電阻率也會(huì)有所改變,記作Δρ。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
對(duì)式(2--1)求全微分,即求出電阻絲伸長(zhǎng)后,他的電阻值改變了多少。我們有:yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 (2—2)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
用式(2--1)去除式(2--2)得到yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S (2—3)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
另外,我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2,則 Δs = 2πr*Δr,所以yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
ΔS/S = 2Δr/r (2—4)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
從材料力學(xué)我們知道yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
Δr/r = -μΔL/L (2—5)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
其中,負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí),半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式(2—4)(2—5)代入(2--3),有yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/LyZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
=(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/LyZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
= K *ΔL/L (2--6)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
其中yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2--7)yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
式(2--6))說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率(電阻相對(duì)變化)和電阻絲伸長(zhǎng)率(長(zhǎng)度相對(duì)變化)之間的關(guān)系。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
需要說明的是:靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù),它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān),不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間;其次K值是一個(gè)無因次量,即它沒有量綱。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變,記作ε,用它來表示彈性往往顯得太大,很不方便yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位,記作με。這樣,式(2--6)常寫作:yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
ΔR/R = Kε (2—8)。yZU廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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