惠斯登电桥在称重传感器中的应用 wheatstone bridge used in weighing sensor.pdfVIP

传感检测技术 惠斯登电桥在称重传感器中的应用 吴瑞基 (新钢公司自动化部，江西新余338001) [摘要] 论述惠斯登电桥应用于称重传感器过程中遇到的诸多问题及解决方案，在此基础上导出称重传感器使 用过程中的常见故障及处理方法，对电子衡器检修、检定工作具有很强的指导意义。 关键词 惠斯登电桥称重传感器应用故障 0引言 计连接成差动式惠斯登电桥，见图1。 惠斯登电桥在电气测量中应用十分广泛，由于它 测量精度高，经常用其制成电桥、电位差计等各种标 准计量仪器。然而随着企业贸易结算工作对电子衡器 精度要求的逐步提高，使得“进一步提高计量衡器的 准确度”成为一个与企业的计量信誉和经济效益直接 挂钩的重大而现实的问题，而提高电子衡器的传感精 度是解决该问题的途径。所以有效的方法之一是对称 重信号的传输电缆增加屏蔽层和反馈线，另外一个有 效方法就是将惠斯登电桥应用于称重传感器的测量电 路中。 圈1恿斯登电桥 1电阻应变式称重传感器 由于差动式惠斯登电桥的灵敏度高，各臂参数一 致，各种干扰的影响可以相互抵消，而且还可以方便 1．1基本工作原理 地解决称重传感器的补偿问题，所以称重传感器均采 电阻应变式称重传感器的基本工作原理是当被测 用箔式双轴片连接成的差动式惠斯登电桥作为测量电 重力作用在其上时，粘附在弹性体上的惠斯登电桥就 路。图1中，尺。、R：、尺，、R。为应变电阻，以为激励电压， 产生不平衡输出，该输出信号正比于被测重力，从而 玑为输出电压，根据以上分析，可以得出玑．的输出表达 可以方便地被显示仪表接收并运算，显示出被测重物 式为： 的质量。在电阻应变式称重传感器中，惠斯登电桥完 (1) 成：将重力信号转变成电压变量的重要功能。该电压 当R．R，=R：R。时，电桥平衡，此时玑=0。在组桥 信号可以直接接人数字显示仪表，也可以和其他称重 时，令R。、R，的阻值随弹性体的变形而减小；R：、R。的 传感器的信号进行串联或并联后输出，实际应用中十 阻值随弹性体的变形而增加，其变化量分别为：AR。、 分灵活、方便。 AR：、AR，、AR．，．则称重传感器受负荷作用时，其输 1．2结构及组成 出仉为： 电阻应变式称重传感器(以下简称传感器)的工作 vo=Ui 过程可以分为3个相互关联的阶段。(1)被测负荷作用 △R3／R3+△R4／R4) (2) 在弹性体上，使弹性体产生相应的弹性变形；(2)通过 式(1)适合计算称重传感器受载荷作用时的零点平衡输 粘贴在弹性体上的电阻应变计，使弹性体的弹性变形 出；而式(2)适合计算称重传感器受载荷作用时的输出 转换为电阻应变计的阻值变化(增大或者减小)；(3)电压。 再通过惠斯登测量电路将电阻应变计电阻的变化，转 换为电信号(电压或电流)输出。由此可以看出，称重 2称重传感器的补偿问题 传感器是由弹性体、电阻应变计和惠斯登电桥3个主 电阻应变式称重传感器在贴片组成电桥以后，还 要部分组成的。 需进行