4.1 电子台秤的重量检测（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目四 力检测 项目四 力检测 目 录 1 任务一 电子台秤的重量检测 2 任务二 桥墩水下部位缺陷的检测 项目四 力检测 学习目标 能了解弹性敏感元件的特性和要求。 能了解几种常用测力称重传感器的特点、用途等。 掌握电阻应变效应及半导体的压阻效应。 掌握单臂、双臂和全桥测量电路的异同点。 会连接电桥电路并进行测试。 会对测试数据进行分析。 能理解压电式传感器的工作原理及特点。 能理解测力传感器与压电传感器的应用电路。 任务一 电子台秤的重量检测 任务提出 在超市、集贸市场等很多场所，我们都会用到称重电子秤，那么，电子秤又是如何称重的呢？本节就来讨论这个问题。首先要将称重物体的重量转换为电信号，这就要用到电阻应变式测力传感器，然后经过测量转换电路处理后，送入显示器显示重量值，如图4-1所示。 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 弹簧管压力表的组成如图4-2所示，当被测压力作用于弹簧管时，弹簧管便产生相应的变形，通过机械传动机构，使标尺指针偏移角度，从而得到压力的数值。 （一）弹簧管压力表的组成 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （一）弹簧管压力表的组成 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （二）弹性敏感元件的基本概念及特性 1.基本概念 （1）变形 变形是指物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象。 （2）弹性变形 弹性变形是指变形后的物体在外力去除后又恢复原来形状的变形。 （3）弹性元件 弹性元件是指具有弹性变形特性的物体。 （4）弹性特性 弹性特性是指作用在元件上的外力与相应弹性变形（应变、位移或转角）之间的关系。 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （二）弹性敏感元件的基本概念及特性 2.特性 （1）刚度 刚度是弹性元件产生单位变形所需的力，用K表示，即 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （二）弹性敏感元件的基本概念及特性 （2）灵敏度 灵敏度是在单位力作用下弹性元件产生的变形，用S表示，即 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （二）弹性敏感元件的基本概念及特性 （3）弹性滞后 弹性元件的加载特性曲线与卸载特性曲线的不重合程度，称为弹性滞后。它是应变式传感器测量误差之一。 （4）弹性后效 弹性后效是当载荷从某一数值变化到另一数值时，弹性元件的变形是要经过一定的时间间隔后逐渐完成变形的现象。弹性后效的存在，将引起动态测量中的测量误差。 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （三）弹性敏感元件的基本要求及类型 1.弹性敏感元件的基本要求 ①具有良好的机械特性（强度高、抗冲击、韧性好、疲劳强度高等）和良好的机械加工及热处理性能。 ②具有良好的弹性特性（弹性极限高、弹性滞后和弹性后效小等）。 ③弹性模量的温度系数小且稳定，材料的线膨胀系数小且稳定。 ④抗氧化性和抗腐蚀性等化学性能良好。 任务一 电子台秤的重量检测 一、测力传感器中的弹性敏感元件 （三）弹性敏感元件的基本要求及类型 2.弹性元件的类型 （1）变换力（力矩）弹性元件 变换力（力矩）弹性元件有等截面柱式、悬臂梁、圆环式和等截面薄板等。 （2）变换压力弹性元件 变换压力弹性元件弹簧管、波纹管、膜片（力、压力均可以变换）等。 任务一 电子台秤的重量检测 二、 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将力学量转换为电信号的传感器。 电阻应变式传感器具有精度高、性能稳定、测量范围宽，可制成各种机械量传感器，并且结构简单、体积小、重量轻，可在超低温、强振动、强磁场等恶劣环境下工作等特点。 任务一 电子台秤的重量检测 二、电阻应变式传感器 1.电阻应变式传感器的外形 几种电阻应变式传感器的外形如图4-3所示。 （一）电阻应变式传感器的外形结构和性能 任务一 电子台秤的重量检测 二、电阻应变式传感器 2.主要用途及性能指标 （1）金属箔式压力传感器 采用了箔式应变片贴在合金钢做的弹性体上，具有精度高、温度特性好等特点，适用于电子皮带秤、配料秤等场所。它的性能指标如表4-1所示。　 （一）电阻应变式传感器的外形结构和性能 任务一 电子台秤的重量检测 二、电阻应变式传感器 2.主要用途及性能指标 （2）柱式传感器 柱式传感器的结构如图4-4所示，它将箔式应变片贴在合金钢制作的圆柱弹性体中段较细的部位。这类传感器结构简单，加工容易，可拉、可压或拉压两用，可承受很大的负载，具有长期稳定性好、密封性好、灵敏度和精度较低等特点,适用于地中衡、料斗秤、汽车衡、轨道衡