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1、*毕业设计计（论文文）任务务书题目电阻阻应变式式力传感感器制作作的数显显电子称称专业8学学号*姓*主要内容容、基本本要求、主主要参考考资料等等：主要内容容：(一) 编写毕业业设计论论文;(二) 设计和制制作电阻阻应变式式数显电电子秤1. 原理图分分析和设设计;2. 元器件的的选择;3.制作作并调试试实物。基本要求求：1能够够正确实实现对称称重功能能;2理解解称重原原理主要参考考：1、电阻阻应变片片的应用用和研究究;2、数显显电子秤秤的分析析和应用用;完 成 期 限限： 20009年年4月 100号 指导教师师签(*评审小组组负责人人签名：20088年 111 月月 266 日日(毕业设计计（论
2、文文）设计（论论文）题题目：电电阻应变变式力传传感器制制作的数数显电子子秤所 在 系 ： 电子子工程系系 专 业业 名 称 ： 应用电电子技术术 学 生 姓 名：(学 号：88指 导 教 师：*20099年 3 月 118 日日郑 州 科 技技 学 院摘要关键词：灵敏度度、称重重传感器器、电阻阻应变计计、柔性性制造、精度Inteelliigennt ddegrree, weeighh too sppreaad aa feeeliing macchinne, eleectrric ressisttancce cconttinggenccy tto aaccoountt, ggenttle man
3、nufaactuurinng, acccuraacy电阻应变变式传感感器具有有测量范范围广、精精度高、误误差小和和线性特特性好等等优点，且且能在恶恶劣环境境下工作作，在力力、压力力和重量量测试中中有非常常广泛的的应用，力力传感器器具有结结构简单单、体积积小、重重量轻、使使用寿命命长等优优异的特特点。所所以电阻阻应变式式力传感感器制作作的数显显电子秤秤具有准准确度高高易于制制作，简简单实用用、成本本低廉、体体积小巧巧、携带带方便等等特点。本文从数数显电子子秤的要要求分析析入手，将将整个系系统分成成四个部部分，分分析和讨讨论了各各个部分分的电路路原理、控控制策略略、实现现方法。详详细讨论论了系统统
4、的各种种工况及及信号的的传递情情况，并并得到了了系统各各个部分分在不同同工况的的工作状状态。数数显电子子秤根据据弹性体体（弹性性元件，敏敏感梁）在在外力作作用下产产生弹性性变形，使使粘贴在在他表面面的电阻阻应变片片（转换换元件）也也随同产产生变形形，电阻阻应变片片变形后后，它的的阻值将将发生变变化（增增大或减减小），再再经相应应的测量量电路把把这一电电阻变化化转换为为电信号号（电压压或电流流），将将电信号号通过数数码显示示器显示示出来，从从而完成成了将外外力变换换为电信信号的过过程。The eleectrric ressisttancce cconttinggenccy ttypee sppr
5、eaad ffeellingg toool to havve ddiaggrapph sscoppe wwidee, aaccuuraccy GGao, thhe eerroor mmarggin be smaall witth llinee chharaacteerissticc goood etcc. aadvaantaage, annd aabillityy unnderr thhe bbad envviroonmeent worrk, in thee diint, prresssuree annd tthe weiightt teest havve vveryy exxtennsivv
6、e oof aappllicaatioon, thee diint sprreadd feeeliing toool tto hhavee sttruccturre ssimpple, thhe pphyssicaal vvoluume be smaall, weeighht llighht, serrvicce llifee loong etcc. eexceelleent chaaraccterristticss. SSo tthe eleectrric ressisttancce cconttinggenccy ttypee diint sprreadd a feeelinng mmac
7、hhinee crreattionn off nuumbeer sshoww ellecttronnicss stteellyarrd tto hhavee ann acccurratee deegreee GGao be eassy tto ccreaatioon, simmplee prractticaal, thee coost be cheeap, thhe pphyssicaal vvoluume be cleeverrly madde aand takke cconvveniiencce eetc. chharaacteerissticcs.Thiss teext froom nn
8、umbber shoow tthe reqquesst oof eelecctrooniccs ssteeelyaard anaalyssis to commmennce, bee diividded intto ffourr paart, annalyysiss annd ddisccusssionn: tthe whoole sysstemm eaach parrt oof eelecctriic ccirccuitt prrincciplle, conntrool sstraateggy, reaalizzatiion metthodd.Deetaiiledd diiscuussiion
9、 delliveer oof vvariiouss woork conndittionn annd ssignnal cirrcummstaancee off syysteem, andd goot ssysttem parrt aat ddisssimiilarrityy woork conndittionn off woork apppearrancce.NNumbber shoow eelecctrooniccs ssteeelyaard acccorddingg too fllexiibillityy boody(fleexibbiliity commponnentt, ssenssi
10、tiive beaam) at outtsidde tthe dinnt ffuncctioon ddesccendd a creeatiion fleexibbiliity traansfformm, mmakee too gllue to stiick at himm suurfaace of eleectrric ressisttancce cconttinggenccy sslicce(cconvverssionn coompoonennt) alsso ttogeetheer wwithh crreattionn trranssforrm, eleectrric ressisttan
11、cce cconttinggenccy aafteer sslicce ttrannsfoorm, itt off reesisstivvityy wiill occcurrrencce vvariietyy(ennlarrge or lett upp), agaain thrrouggh ccorrresppondd off meeasuure eleectrric cirrcuiit tthiss ellecttricc reesisstannce varrietty tthe connverrsioon ppasss teeleccommmuniicattionn nuumbeer tt
12、o ffiguuress diispllay mannifeestaatioon tto ccomee ouut ffor thee teeleccommmuniicattionn nuumbeer(eelecctriic vvolttagee orr ellecttricc cuurreent), tthuss coomplletiion willl ooutssidee diint traansfformmatiion is thee prroceessof tteleecommmunnicaatioon nnumbber.引言现代社会会的发展展对其称称重技术术提出了了更高的的要求。目目前
13、，台台式电了了秤在商商业贸易易中的使使用已相相当普遍遍，但存存在较大大的局限限性：体体积大、成成本高、需需要工频频交流电电源供应应、携带带不便、应应用场所所受到制制约。目目前国际际化的趋趋势是电电子秤向向小型化化，模块块化，集集成化，智智能化，其其技术性性能趋向向于速率率高，准准确度高高，稳定定性该，可可靠性高高等，其其功能趋趋向是称称重计量量的控制制信息和和非控制制信息并并重的智智能化电电子秤。多多年来，人人们一直直期待测测量准确确、价格格低廉的的在工业业发展中中起到巨巨大作用用的电子子秤投放放市场。传感器技技术是现现代科技技的前沿沿技术，是是制造业业自动化化和信息息化的基基础。随随着工业业
14、自动化化、信息息化的发发展。以以往称重重传感器器的灵敏敏度、准准确度渐渐渐跟不不上时代代的发展展。所以以称重行行业急需需一种能能够在称称重过程程中准确确计量，具具有极高高的灵敏敏度，较较强的环环境适应应能力，以以及比以以往传感感器更长长的使用用寿命。通通过试验验和创新新电阻应应变式力力传感器器具有以以上特点点!利用电阻阻应变式式力传感感器制作作的数显显电子秤秤，具有有测量范范围广、精精度高、误误差小和和线性特特性好等等优点，且且能在恶恶劣环境境下工作作，在重重量测试试中有非非常广泛泛的应用用，易于于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。所以这种电子秤因为市场的需要具有很大的发展，
15、上升和推广空间。目录摘要33引言44目录55系统要求求6总体规划划73、设计计内容及及总体方方案83.1、要要求93.2、单单元电路路的具体体设计103.2.1、测测量电路路103.2.2、电电阻应变变式传感感器的组组成以及及原理103.2.3、电电阻应变变式传感感器的测测量电路路103.3、差差动放大大电路113.4、A/DD转换123.4.1、ICLL71007双积积分型的的AD转换器器的特点点123.4.2、双双积分AA/D转转换器结结构123.4.3、双双积分AA/D转转换器电电路结构构133.4.4、电电压表部部分电路路应用144、主要要硬件工工作原理理及选用用144.1、电电阻应变
16、变片154.2、弹性体体164.3、弹性体体的选用用164.4、提提高灵敏敏度的措措施194.5、应应变式传传感器的的选用204.5.1、结构、形形式的选选择204.5.2、量程的的选择204.5.3、准确度度的选择择214.5.4、某某些特殊殊要求应应如何达达到215、注意意事项225.1、机械安安装方面面225.2、电气连连接方面面236、仪器器的组装装与调试试246.1、组组成246.2、特特别注意意246.3、调调试过程程256.4、检测电电路257、系统统所需元元件列表表268、系统统方案总总结26致谢227参考文献献28系统要求求电子秤的的核心部部件较为为复杂，对对工艺的的要求很很
17、高。（1）电电阻应变变片是称称重传感感器的核核心器件件，其敏敏感栅结结构、基基底材料料、灵敏敏系数稳稳定性、机机械滞后后、蠕变变和热输输出等技技术性能能直接影影响称重重传感器器的准确确度和稳稳定性。（2）为为满足称称重传感感器小型型化、微微型化的的要求，特特别是电电子秤用用能耗小小、发热热低、稳稳定性好好的力传感器器用大阻阻值应变变计需要要具有：结构简简单、使使用方便便、准确确度高、频频率响应应快、稳稳定性好好、工作作寿命长长、几乎乎不用维维修等特特点。（3）灵灵敏系数数是电阻阻应变计计的重要要参数，若是灵敏系数分散大，准确度低。灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，
18、它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个无因次量。（4）电电子秤的的分辨力力为1克克，在2千千克的量量程范围围内调试试，其测测量精度度要达到到0.55%rdd+-11。（5）数数码显示示管要具具有显示示清晰、性性能稳定定、使用用寿命长长、价格格低廉。 另另外，电电子秤的的传感器器要选用用稳定性性能好、使使用寿命命长、准准确度高高、灵敏敏度高、价价格低廉廉的元件件。传感器选选用E3350ZAAA箔式电电阻应变变片，其其常态阻阻值为3350OO，它具具有粘合合情况好好、散热热能力较较强、输输出功率率较大、灵灵敏度高高等。在在工艺上上可按需需要制成成任意
19、形形状，易易于大量量生产，成成本低廉廉，尤其其在常温温条件下下，箔式式应变片片更具有有很强的的稳定性性。总体规划划对于电阻阻应变式式力传感感器制作作的数显显电子秤秤主要有有四个方面面:一、电路路由测量量电桥，二、差动放大电路，三、A/D转换电路，四、显示电路组成。从总的方面来考虑，传感器的使用应该尽量选用稳定性能高、使用寿命长、结构简单，但是又必须能使称重准确。控制电路要根据选用的传感器来设计，主要考虑稳定性，抗干扰性。控制系统应简单实用，并且在称重时能够快速反应、准确计量。总体控制要考虑环境、所称重物体对电路的影响，在确保计量准确的情况下能够提高称重效率。总体电路如图7.1所示：7107A1
20、A2称重传感器放大电路A/D转换数码管显示电路R1R2R3R4R5R6RP1E图7.11总体电电路图3、设计计内容及及总体方方案3.1、要求：1、电阻阻应变式式传感器器2、秤重重范围为为2kgg3、电路路由测量量电桥，差差动放大大电路，AA/D转转换电路路，显示示电路组组成4、工作作原理，附附系统原原理图首先利用用由电阻阻应变式式传感器器组成的的测量电电路测出出物质的的重量信信号，以以模拟信信号的方方式传送送到A/D转换换器。其其次，由由A/DD转换电电路把由由差动放放大器电电路把传传感器输输出的微微弱信号号进行一一定倍数数的放大大，然后后送A/D转换换电路中中。再由由A/DD转换电电路把接接
21、收到的的模拟信信号转换换成数字字信号，传传送到显显示电路路，最后后由显示示电路显显示数据据。具体方案案如下：电阻应变式传感器输出信号差动放大电路放大信号显示电路（LED）A/D转换电路（双积分）图2-11电子秤的的原理框框图显示电路（LED）称重传感器输出信号放大显示电路（LED）A/D转换CPU3.2、单元电路的具体设计3.2.1、测量电电路：电阻应变变式传感感器就是是将被测测物理量量的变化化转换阻阻值的变变化 , 再经经相应的的测量电电路而最最后显示示或记录录被测量量值的变变化。在在这里，我我们用电电阻应变变式传感感器作为为测量电电路的核核心。并并应根据据测量对对象的要要求，恰恰当地选选择
22、精度度和范围围度。3.2.2、电阻应应变式传传感器的的组成以以及原理理：电阻应变变式传感感器简称称电阻应应变计。当当将电阻阻应变计计用特殊殊胶剂粘粘在被测测构件的的表面上上时，则则敏感元元件将随随构件一一起变形形，其电电阻值也也随之变变化，而而电阻的的变化与与构件的的变形保保持一定定的线性性关系，进进而通过过相应的的二次仪仪表系统统即可测测得构件件的变形形。通过过应变计计在构件件上的不不同粘贴贴方式及及电路的的不同联联接，即即可测得得重力、变变形、扭扭矩等机机械参数数 3.2.3、电阻应应变式传传感器的的测量电电路：电阻应变变片的电电阻变化化范围为为0.0000550.11欧姆。所所以测量量电
23、路应应当能精精确测量量出很小小的电阻阻变化，在在电阻应应变传感感器中做做常用的的是桥式式测量电电路。 桥式测测量电路路有四个个电阻，电电桥的一一个对角角线接入入工作电电压E，另另一个对对角线为为输出电电压Uoo。其特特点是：当四个个桥臂电电阻达到到相应的的关系时时，电桥桥输出为为零，否否则就有有电压输输出，可可利用灵灵敏检流流计来测测量，所所以电桥桥能够精精确地测测量微小小的电阻阻变化测测量电桥桥如图：它由箔式式电阻应应变片电电阻R11、R2、R3、R4组成测测量电桥桥，测量量电桥的的电源由由稳压电电源E供供给。物物体的重重量不同同，电桥桥不平衡衡程度不不同，指指针式电电表指示示的数值值也不同
24、同。滑动动式线性性可变电电阻器RRP1作为为物体重重量弹性性应变的的传感器器，组成成零调整整电路，当当载荷为为0时，调调节RPP1使数数码显示示屏显示示零。3.3、差动放大电路：A1A2R8R8R7VoViVi1Vi2I原理：一一个放大大电路，即即差动放放大电路路，主要要的元件件就是差差动放大大器。在在许多需需要用A/DD转换和和数字采采集的单单片机系系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平要求，在此情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。仪表仪器放大器的选型很多，典型的差动放大器就是一种用途非常广泛的仪
25、表放大器。它只需高精度LM358和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统中。本设计中差动放大电路结构图如下：推导过程程：I=Vo=(R8+R7+R8)I=(1+)Vii，则Avff=1+放大电路路与ICCL71107的的连线示示意图如如下3.4、A/D转换：A/D转转换的作作用是进进行模数数转换，把把接收到到的模拟拟信号转转换成数数字信号号输出。在在选择AA/D转转换时，先先要确定定A/DD转换的的位数，该该设计运运用的是是双积分分式A/D转换换器ICCL71107，AA/D转转换误的的位数确确定与整整个测量量控制系系统所需需测量
26、控控制的范范围和精精度有关关，系统统精度涉涉及的环环节很多多，包括括传感器器的变换换精度，信信号预处处理电路路精度AA/D转转换器以以及输出出电路等等。3.4.1、ICLL71007双积积分型的的AD转换器器的特点a.直接接输出77段译码码信号 bb.71107直直接驱动动LEDDc.位十十进制AA/D转转换器 d.双积分分型电路路3.4.2、双积分分A/DD转换器器结构常见A/D转换换器的转转换方式式有积分分式和非非积分式式两类（如如逐次逼逼近比较较式A/D转换换器），双双积分式式A/DD转换器器的基本本组成1采样过程：T1=2nTc对被测电压定时间积分，与Vi平均值相关2积分比较阶段对基准
27、电压回积分（定值积分）3休止阶段电容放电，积分器归零1 积分器2 检零比较器3 时钟脉冲控制门4 计数器和定时器电路结构构组成 工作过过程71077在内部部结构、而而71007直接接驱动LLED（发发光二极极管）。电电路的模模拟部分分通过自自动调零零、采样样和基准准积分三三个阶段段完成一一次转换换，转换换速率为为34次/秒。3.4.3、双积分分A/DD转换器器电路结结构常见A/D转换换器的转转换方式式有积分分式和非非积分式式两类（如如逐次逼逼近比较较式A/D转换换器），双双积分式式A/DD转换器器的基本本组成如如图，它它由积分分器、比比较器、逻逻辑控制制电路、闸闸门电路路、计数数器及时时钟脉冲
28、冲源等电电路所组组成。3.4.4、电压表表部分电电路应用用：用71007组成成的3位半直直流数字字电压表表RP34、主要要硬件工工作原理理及选用用电阻应变变式称重重传感器器是基于于这样一一个原理理：弹性性体（弹弹性元件件，敏感感梁）在在外力作作用下产产生弹性性变形，使使粘贴在在他表面面的电阻阻应变片片（转换换元件）也也随同产产生变形形，电阻阻应变片片变形后后，它的的阻值将将发生变变化（增增大或减减小），再再经相应应的测量量电路把把这一电电阻变化化转换为为电信号号（电压压或电流流），从从而完成成了将外外力变换换为电信信号的过过程。由由此可见见，电阻阻应变片片、弹性性体和检检测电路路是电阻阻应变式
29、式称重传传感器中中不可缺缺少的几几个主要要部分所所以在设设计完电电路要对对各种原原件的特特性进行行了解和和论证下下面就对对电阻应应变片、弹弹性体和和检测电电路逐一一介绍：4.1、电阻应应变片电阻阻应变片片是把一一根电阻阻丝机械械的分布布在一块块有机材材料制成成的基底底上，即即成为一一片应变变片。他他的一个个重要参参数是灵灵敏系数数K。我我们来介介绍一下下它的意意义。设设有一个个金属电电阻丝，其其长度为为L，横横截面是是半径为为r的圆圆形，其其面积记记作S，其其电阻率率记作，这种种材料的的泊松系系数是。当这这根电阻阻丝未受受外力作作用时，它它的电阻阻值为RR：R = L/SS（） （21）当当他
30、的两两端受FF力作用用时，将将会伸长长，也就就是说产产生变形形。设其其伸长L，其其横截面面积则缩缩小，即即它的截截面圆半半径减少少r。此此外，还还可用实实验证明明，此金金属电阻阻丝在变变形后，电电阻率也也会有所所改变，记记作。对式式（2-1）求求全微分分，即求求出电阻阻丝伸长长后，他他的电阻阻值改变变了多少少。我们们有：R = L/SS + L/S SSL/S2 （22）用用式（22-11）去除除式（22-22）得到到R/R = / + L/LL S/S （223）另外，我们知道导线的横截面积S = r2，则 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r （24）从材料力学我们知道r/r = -
31、L/L （25）其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。把式（24）（25）代入（2-3），有R/R = / + L/L + 2L/L=（1 + 2（/）/（L/L）*L/L= K *L/L （2-6）其中K = 1 + 2 +（/）/（L/L） （-）式（2-6）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。在材料力学中L/L称作为应变，记
32、作，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便常常把它的百万分之一作为单位，记作。这样，式（-）常写作：R/R = K (28)4.2、弹性体弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务。以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻
33、值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。 = （3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2-9）其中：Q-截面上的剪力；E-扬氏模量：泊松系数；B、b、H、h为梁的几何尺寸。需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。4.3、弹性体的选用：电阻应变变片能把把感受到到的力转转换为电电阻变化化，再通通过测量量电路把把电阻变变化转化化为电压压变化。电电阻应变变式传感感器具有有测量范范围广、精精度高、误误差小和和线性特特性好等等优点，且且能在恶恶劣环境境下工作作，
34、在力力、压力力和重量等测试试中有非非常广泛泛的应用用。图1测力力传感器器常用的的弹性敏敏感元件件有柱式式、悬臂臂梁式、环环式和框框式等，要根据实际使用情况选取合适的敏感元件。应变式传感器常用的测量电路有单臂电桥、差动半桥和差动全桥，其中差动全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除温度误差等共模干扰。在测量中都用4片应变片组成差动全桥，应变片粘贴位置的不同会影响测量的灵敏度和非线性误差，必须合理选取应变片的粘贴位置来提高测量精度。 应变片粘粘贴位置置的选取取选取应变变片粘贴贴位置时时，要把把4片应应变片中中的两片片粘贴在在最大正正应变处处，另两两片放在在负的最最大应变变处，这这样可
35、获获得最大大的灵敏敏度。当当采用如如图1所所示的实实心柱式式弹性敏敏感元件件，分析析在自由由端受力力时梁感感受到的的应变情情况。在在受力为为F时，在在圆柱体体的轴向向感受到到的应变变为最大大正应变变，其值值可由式式（1）得得到。非线性误误差分析析和改进进措施当当施加作作用力FF时（压压缩），感感受环向向应变的的电阻RR1和RR4的阻阻值发生生变化，如如式（33）所示示。（33） 式式（3）中中，R00为应变变片的初初始电阻阻值，KK为应变变片的灵灵敏系数数。此时时，感受受轴向应应变的电电阻R22和R33也发生生变化，如如式（44）所示示。（44）当采采用图22所示的的全桥差差动电路路进行测测量
36、时，输输出电压压可由式式（5）得得到。（55）从式式（5）中中可以看看出，电电桥输出出电压与与被测力力并不是是线性关关系，想想获得较较大的线线性测量量范围，就就要减小小KF（11）的的值。可可采用两两种方法法，一是是测量较较小的力力，二是是在满足足使用要要求的情情况下，尽尽量选取取泊松比比大的材材料。另另外，在在实际测测量中，被被测力不不可能正正好沿着着圆柱体体的轴线线作用，而而总是与与轴线之之间有微微小的角角度或偏偏心，使使得弹性性体除了了受纵向向力作用用以外，还还受到横横向力和和弯矩的的作用，带带来非线线性误差差。为了了消除横横向力的的影响，可可采用图图3所示示的承弯弯膜片结结构。图图3所
37、采采用的结结构为在在传感器器刚性外外壳上端端面加一一片极薄薄的膜片片。由于于膜片在在平面方方向刚度度很大，所所以作用用在膜片片平面内内的横向向力就经经过膜片片传递到到外壳或或底座，在在垂直于于平面方方向的膜膜片刚度度很小，所所以沿柱柱体轴向向的变形形正比于于被测力力。这样样，膜片片就承受受了绝大大部分横横向力和和弯曲，消消除了对对测量精精度的影影响。 4.4、提高灵敏度的措施为提高应变传感器的测量灵敏度，可采用8片相同的应变片，其中4片沿着轴向粘贴，另外4片沿着环向粘贴，如图4所示。采用8片应变片组成应变式测力传感器，相比4片应变片组成的电桥结构，可提高灵敏度1倍左右，还可以提高传感器测量的线
38、性特性。由式（5）可知，要想提高传感器的灵敏度，可以在满足使用要求的情况下减小横截面积。但要考虑横截面积减小时，其抗弯能力减弱，对横向干扰的敏感程度增加。为了解决这一矛盾，在测量小集中力时，可以采用空心圆筒或承弯膜片，因为与实心圆柱体相比，空心圆筒在相同横截面积的情况下，横向刚度大，横向稳定性好。另外，弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，在实际应用中，一般采用圆柱体的高度为外径的2倍。采用轮辐辐结构提提高精度度使用应应变式传传感器测测量力时时，可以以采用轮轮辐结构构弹性元元件来减
39、减小非线线性误差差，提高高灵敏度度，其结结构如图图5所示示。轮辐辐式测力力传感器器由轮圈圈、轮轱轱、轮辐辐条和应应变片组组成。轮轮辐条成成对且对对称地连连接轮圈圈和轮轱轱，当外外力作用用在轮轱轱的上端端面或者者下端面面时，矩矩形轮辐辐条就产产生平行行四边形形变形，形形成与外外力成正正比的切切应变。88片应变变片与辐辐条水平平中心成成45角，分分别粘贴贴在4根根辐条的的正反两两面，并并接成差差动全桥桥测量电电路，当当被测力力作用在在轮轱端端面上时时。沿辐辐条对角角线缩短短方向的的应变片片受压，电电阻值减减小，沿沿辐条对对角线伸伸长方向向的应变变片受拉拉，电阻阻值增加加，并且且电桥的的输出电电压与
40、被被测力之之间具有有良好的的线性特特性。且且由于是是按照剪剪切力作作用原理理设计的的，力作作用点位位置的精精度对传传感器测测量精度度影响不不大。轮轮辐和轮轮圈的刚刚度很大大，因此此过载能能力很强强，线性性测量范范围比较较宽4.5、应变式式传感器器的选用用：在电子衡衡器中，选选用何种种称重传传感器，要要全面衡衡量。下下面就称称重传感感器的结结构形式式、量程程，准确确度等级级的选择择上讲述述一般要要考虑的的几个方方面。44.5.1、结构、形形式的选选择选用用何种结结构形式式的称重重传感器器，主要要看衡器器的结构构和使用用的环境境条件。如如要制作作低外形形衡器，一一般应选选用悬臂臂梁式和和轮幅式式传
41、感器器，若对对外形高高度要求求不严，则则可采用用柱式传传感器。此此外，衡衡器使用用的环境境若很潮潮湿，有有很多粉粉尘，则则应选择择密封形形式较好好的；若若在有爆爆炸危险险的场合合，则应应选用本本质安全全型传感感器；若若在高架架称重系系统中，则则应考虑虑安全及及过载保保护；若若在高温温环境下下使用，则则应选用用有水冷冷却护套套的称重重传感器器；若在在高寒地地区使用用，则应应考虑采采用有加加温装置置的传感感器。 在形式式选择中中，有一一个要考考虑的因因素是，维维修的方方便与否否及其所所需费用用，即一一旦称重重系统出出了毛病病，能否否很顺利利、很迅迅速的获获得维修修器件。若若不能做做到就说说明形式式
42、选择不不够合适适。4.5.22、量程程的选择择称重系统的称量值越接近传感器的额定容量，则其称量准确度就越高，但在实际使用时，由于存在秤体自重、皮重及振动、冲击、偏载等，因而不同称量系统选用传感器的量限的原则有很大差别。作为一般规则，可有： *单传感器静态称重系统：固定负荷（秤台、容器等）+ 变动负荷（需称量的载荷）所选用传感器的额定载荷 X 70% *多传感器静态称重系统：固定负荷（秤台、容器等）+ 变动负荷（需称量的载荷）选用传感器额定载荷 X 所配传感器个数 X 70%其中70%的系数即是考虑振动、冲击、偏载等因素而加的。需要说明的是：首先，选择传感器得额定容量要尽量符合生产厂家的标准产品
43、系列中的值，否则，选用了非标准产品，不但价格贵，而且损坏后难以代换。其次，在同一称重系统中，不允许选用额定容量不同的传感器，否则，该系统没法正常工作。再者，所谓变动负荷（需称量的载荷）是指加于传感器的真实载荷，若从秤台到传感器之间的力值传递过程中，有倍乘和衰减的机构（如杠杆系统），则应考虑其影响。4.5.3、准确度的选择称重传感器的准确度等级的选择，要能够满足称重系统准确度级别的要求，只要能满足这项要求即可。即若2500分度的传感器能满足要求，切勿选用3000分度的。 若在一称重系统中使用了几只相同形式，相同额定容量的传感器并联工作时，其综合误差为，则有:=/ n1/2 (212)其中：单个传
44、感器的综合误差； n：传感器的个数。 另外，电子称重系统一般由三大部分组成，他们是称重传感器，称重显示器和机械结构件。当系统的允差为1时，作为非自动衡器主要构成部分之一的称重传感器的综合误差（）一般只能达到0.7的比例成分。根据这一点和式（2-12），自不难对所需的传感器准确度作出选择。4.5.4、某些特殊要求应如何达到在某些称重系统中，可能有一些特殊的要求，例如轨道衡中希望称重传感器的弹性变形量要小一些，从而可以使秤台在称量时的下沉量小些，使得货车在驶入和驶出秤台时，减小冲击和振动。另外，在构成动态称重系统时，不免要考虑所用称重传感器的自振频率，是否能满足动态测量的要求。这些参数，在一般的产
45、品介绍中是不予列出的。因此当要了解这些技术参数时，应向制造商咨询，以免失误。5、注 意 事事 项电阻阻应变式式称重传传感器本本身是一一种坚固固、耐用用、可靠靠的机电电产品。但但为了保保证测试试精度，我我们仍有有许多在在使用中中要注意意匒问题题，下面面列出一一些基本本要求。5.1、机械安装方面称重传感器要轻拿轻放，尤其是由合金铝制作弹性体的小容量传感器，任何冲击、跌落，对其计量性能均可能造成极大损害。对于大容量的称重传感器，一般来说，它具有较大的自重，故而要求在搬运、安装时，尽可能使用适当的起吊设备（如手拉葫芦、电动葫芦等）。安装传感器的底座安装面应平整、清洁，无任何油膜，胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性，一般要求高于传感器本身的强度和刚度。水平调整：水平调整有两个方面的内容。一是单只传感器安装底座的安装平面要用水平仪调整水平，另一方面是指多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个水平面上（用水准仪），尤其是传感器数多于三个的称重系统中，更应注意这