称重传感器的原理与应用知识分享

CGR-300系列称重传感器的原理与应用知识分享

1. 什么是CGR-300系列称重传感器？

称重传感器-有时称为“力”，“称重”或“重量”传感器，可将作用于其上的负载转换为可测量的输出信号。输出信号的大小与施加的力或负载成比例。

CGR-300系列L称重传感器 通常由两部分组成。

应变片

弹性体

弹性体

弹性体通常由钢或铝制成。其非常结实，具有非常小的弹性。正如名词“弹性体”所言，钢或铝在负载下产生一定量的变形，但随后会返回到初始位置，弹性地响应每次负载。这些极小的变化可以采用应变片获得。应变仪的变形由分析电子仪器解释以确定重量。

应变片

应变片它们是电导体，以蜿蜒的方式牢固地附着在基底上。当基底被拉动时，它和电导体就会一起更长。当其收缩时，变短。这将导致电导体中的电阻改变。该应变可以在此基础上确定，因为电阻随应变而增加，并随之收缩而减小。

应变原理，特殊材料的应变与电阻成正比，把特殊材料的金属丝做成栅型，贴在纸基上，叫应变片，把应变片，贴在承载变形的铝材料或刚材料！把应变片组成惠登斯电桥，不受力，输出电压0受力，应变片的电阻发生变化，电桥不平衡输出电压，通过测量电压的变化，转换为力的变化！

完成的惠斯通电桥需要稳定的直流电源来激励电路。这通常是5Vdc或10Vdc，但可以是1Vdc至18Vdc的任何值。

当应力施加在粘合应变仪上时，会发生电阻变化，使惠斯通电桥不平衡。这提供了与应力值成线性比例的输出信号。该信号的值也与激励电压成比例，通常为几毫伏。

CGR-300系列应变式称重传感器将作用于它们的负载转换为电信号。测量仪本身粘合到梁上或结构构件上，当施加力时该梁或结构构件变形。在大多数情况下，使用四个应变计来获得最大灵敏度和温度补偿。两个仪表通常处于拉伸状态，两个处于压缩状态，并通过补偿调整进行接线。当施加载荷时，应变会使载荷的电阻与载荷成比例地改变。随着应变仪版本继续提高其精度，同时降低单位成本，其他称重传感器正变得越来越不受欢迎。

应变仪连接到惠斯通电桥电路，带有四个应变仪（全桥），两个仪表（半桥）或一个仪表（四分之一桥）。使用半桥和四分之一桥，桥使用精密监视器完成。

电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消,电压输出灵敏度高。当 4 个应变片的材料、 阻值都相同时，可推导出以下公式:

⚡:图解释应变片的安装方式，并解释为什么增加和减小?

应变片牢固地固定到到弹性体上，因此它经历相同的运动。对于称重传感器来说，这些应变片被布置在惠斯登电桥中（见下图）。这意味着四个SG连接，组成一个桥路，并且被测量的力的方向与测量栅丝相应对齐。

如果一个物体放置在称重传感器上或悬挂在其上，则可以确定物体的重量。称重传感器的预期负载总是沿着地球中心的方向，即重力方向。也就是只能获得载荷重力方向的力分量。而 力传感器 不是这样，尽管设计类似。力传感器可以获取所有方向上发生的载荷。与地球引力的方向和安装方式无关。

二、CGR-300系列称重传感器类型

称重传感器有多种类型，适合不同的应用。常用的包括：

单点称重传感器: 一般用于平台秤，其放置在重物的下方。

CGR-300系列弯曲梁称重传感器: 多个称重传感器放置在钢结构下方，并从上方加载重物。

压向力传感器: 多个大量程称重传感器放置在钢结构下方，并从上方加载重物。

CGR-300系列拉向力称重传感器: 重物悬吊在一个或多个传感器下方。

Tips:以上图例是四个应变计固定在称重传感器上，箭头方向即为力的作用方向。

CGR-300系列称重传感器也可以根据信号传输的类型进行分类：

数字称重传感器

内置电子元件，用于处理测量结果并显示和传输。

模拟称重传感器

需要附加设备 - 测量放大器。

三、影响称重传感器的因素

1. 环境温度

每种物质随着温度的变化而变化，伴随着温度升高而扩张，温度下降而收缩。同样适用于称重传感器及其应变片，同样影响导体的电阻。然而，无论环境温度如何，为了获得正确的测量结果，每个称重传感器都应内置温度补偿机制。

CGR-300系列称重传感器必须能够承受各种环境温度影响。如极寒和高温环境。

2. 寄生力

根据CGR-300系列称重传感器的安装环境，例如称重容器放在传送带下方，可能会发生重量以外的其他负载。“寄生力”是不仅会发生所需主要方向上，而且会从侧面，下方施加。称重传感器不是为此目的开发的，测量结果可能不正确或出现错误。因此，在安装过程中必须小心，以确保没有或尽可能少的寄生力。

四、应用

CGR-300系列称重传感器精度

无论采用什么样的称重传感器，精度都起着非常重要的作用。称重传感器具有不同的最大量程（最大量程指最大预期负载）和精度等级。应变技术精度等级一般为C级和D级。具有电子校正的应变称重传感器拥有更高精度等级。

"重量占工业中主导地位，因为商品主要以重量进行销售." - Stefan Schmidt

因此，称重必须严格管制的。对于价值低的货物（如沙子或砾石），称重传感器不需要非常精确 - D级精度就足够了。另一方面，对于制药产品，需要最高精度等级A或B。最常见的消费品如肉类，水果和蔬菜称重，精度等级为C，对所使用的称重系统的精度要求较高。但机械工程或建筑材料衡器也需要C级精度。

严格的称重规标准不断对称重传感器开发人员提出新的挑战。对于OIML精度等级较高的称重传感器，精度偏差仅为几个 ppm（百万分之一）。

传感器接线

五、技术趋势

基于应变的称重传感器具有非常广泛的应用。应变称重技术在很多领域还没有得到充分的利用，但趋势已经确定 - 需要更精确，更坚固，更快，更智能，并且容易使用 。