德国HBM称重传感器原理
1. 什么是称重传感器？
称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。
2. 称重传感器原理是什么？
称重传感器采用金属电阻应变计组成测量桥路，利用金属电阻丝在张力作用下伸
长变细，电阻增加的原理，即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的(应变，
就是尺寸的变化)。
3. 称重传感器的构造原理？
金属电阻具有阻碍电流流动的性质，即具有电阻(Ω)，其阻值依金属的种类而异。
同一种金属丝，一般来讲，越是细长，其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作
用而伸缩时，其电阻值就会在某一范围内增减。因此，将金属丝(或膜)紧贴在被
测物体上，而且这种丝或膜又很细或很薄，粘贴又十分完善，那么，当被测物体
受外力而伸缩时，金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩，其阻值也会相应变化。称重
传感器就是将金属电阻应变计粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。
4. 称重传感器的外形构造与测重形式？
称重传感器的外形构造随被测对象的不同，其外形构造也会不同。
A．比较常见的称重传感器的外形构造：
柱式；S 型；轮辐式；环式；碟式；箱形等。
B．测重形式：
正应力测量(柱型、单点式等)，剪应力测量(双剪切梁式、部分S 型、轮辐式等)
又可分为压式(柱式、碟式等)、拉式(部分S 型传感器、环式传感器)、拉压两用
(部分柱式、轮辐式、S 型等)
C．弹性元件内部应变梁的结构形式：
平行梁、剪切梁等
D．不同结构形式的传感器的应用对象：
柱式——大吨位汽车衡、轮道衡、料斗秤、料罐秤，试验机，力值监控与测量等；
S 型——用于料斗秤、料罐秤、包装机、包装秤，材料试验机等；
双剪切梁式——汽车衡、轨道衡等；
单点式——天平、计价秤、计数秤、平台秤，工业现场重量控制及测量；
5. 称重传感器的电路组成？
称重传感器进行测量时，我们需要知道的是应变计受到载荷时的电阻变化。通常
采用应变计组成桥式电路(惠斯登电桥)，将应变计引起的电阻变化转换成电压变
化来进行测量的。
设：电桥的输入激励电压为Ei，则电桥的输出电压△E0 为：△E0=Ei×[(R1R3-
R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)]
令电桥的初始条件为R1=R2=R3=R4，则△E0=0。
设电阻值R1 的应变计受应变作用后的电阻变化为R+△R，则电桥的输出电
压△E0 为：△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，设K0=2，ε=1000×0.000001, Ei=1V
则: △E0=(1×2×1000×0.000001)/4=0.5mV
式中K0=系数(一般为2)
ε=应变系数(一般为500×0.000001~2000×0.000001;相当于
10~40Kgf/mm2。)
Ei=输入的激励电压
为了增加电桥的视在输出,大多都将电桥设计成4 枚应变计都受力作用的形式(4
个工作片)。
此时△E0=0.5mV×4=2 mV
6.传感器的输出灵敏度的表示方法？
传感器响应(输出)的变化对相应的激励(施加的载荷)变化的比。传感器的输出灵
敏度采用额定载荷状态电桥的输出电压与输入激励电压之比值(mV/V)来表示。
通常称传感器的输出灵敏度。
7. 为什么传感器内部要加补偿电路？
称重传感器在制造过程中，为了改善它的性能，特别是改善温度特性，一般要在
应变计电路中附加对零点和灵敏度的温度补偿。即除了应变计外，其中还增加了
各种补偿电阻。
零点补偿的目的是尽量减小电桥零点随温度的变化，因此，除应变计本身的温度
自补偿外，又加入了电阻温度系数和电桥中应变计的温度系数不同的电阻元件
(如铜电阻或镍电阻等)，以加强补偿作用。
灵敏度补偿的目的是减小输出电压随温度的变化，即补偿弹性体的弹性系数和应
变计的灵敏度系数随温度的变化。因此，对电桥中串接了两个与电桥温度补偿作
用相同的电阻。同时电路中的其它电阻用于将电桥的初始平衡，额定输出和输入
电阻等参数调整到规定的数值。
8. 称重传感器的参数指标(中英文对照)
9. 称重传感器引线功能的具体判断方法
由于不同生产厂家的传感器引线的颜色不同，所以不能以具体颜色来判断引线功
能。
使用万用表的电阻档可以具体判断引线功能：
(见前图)
①——② 激励电压输入端(简称输入端)
③——④ 重量毫伏信号输出端(简称输出端)
Model: STC-100Kg (型号规格)
Cap: 100Kg (量程范围)
Date: 2007-05-28 (生产日期)
S/N: 123456 (出厂编号)
FSO: 2.9981 mV/V (灵敏度)
Recommended Excitation: 10V AC/DC (推荐激励电压)
Maximum Excitation: 15V AC/DC (*大激励电压)
Output at Rated Load: 2.9981 mV/V (额定负荷输出)
Non Linearity: <0.020% (非线性)
Hysteresis: <0.020% (滞后)
Creep(30 minutes): 0.029% (30 分钟蠕变)
Non Repeatability: <0.01% (重复性)
Zero Retum (30 minutes): 0.030% (30 分钟零点漂移)
Temp. Effect/℃ on Span: <0.015% (温度变化1℃对量程
的影响)
Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% (温度变化1℃对零点
的影响)
Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ (温度补偿范围)
Operating Temp. Range: -20 to 60℃ (工作温度范围)
Zero Balanc : ±1% (零点平衡)
Input Resistance: 380±5Ω (输入阻抗)
Output Resistance: 350±3Ω (输出阻抗)
Insulation
Resistance(50VDC):
>5000MΩ (绝缘电阻)
Safe Overload: 150% (安全过载)
Ultimate Overload: 300% (极限过载)
测量引线测量数据功能确认
①——② 380±5Ω 输入端
③——④ 350±3Ω 输出端
注：若出现不相等的数据时，则表明传感器已经损坏，应更换。
①——③ ①——④ 300±3Ω 数值相等电桥平衡
②——③ ②——④ 300±3Ω 数值相等电桥平衡
德国HBM称重传感器原理
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