电阻应变式称重传感器
一、工作原理和组成
电阻应变式称重传感器之所以能作为质电转换元件，是基于导线在被拉或压后会发生弹性变形，其电阻值也会相应变化的物理特性。当电阻应变片的导线在外力作用下发生弹性变形时，其长度L、截面积Js和电阻率lD都会发生相应的变化。此时电阻的相对变化是四个电阻应变片R1、R2、R3、R4在纵、横向成对贴在钢筒上，形成全桥测量电路，如图6-3所示。图中A、C两点接励磁电压U，通常由交流或d C稳压电源供电，B、D两点为输出端，工作时会输出电信号U。这种桥式测量电路可以灵敏地测量10-3~ 10-6量级的微小电阻变化。当圆柱体(弹性体)受到物体重力(mg)的作用(压或拉)时，圆柱体会发生弹性变形，粘在其表面的电阻应变片也会随之同步变形，从而改变其电阻值。应变仪的长度l、横截面积s和电阻率10都相应地变化。由于电阻应变片组成的“V”电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出与物体质量(mg)成正比的电信号。根据上述原理制成的称重传感器主要由弹性元件、电阻应变片和测量电路三部分组成。通过使用特殊且非常严格的粘贴技术，并通过连接线将三者连接在一起，可以实现质量和电量信号之间的线性转换。
二、电阻应变仪的主要技术特点
1.敏感导线的敏感系数(Ko)是导线受力后电阻的相对变化与导线轴向长度的相对变化之间的关系。当导线做成应变片时，应变片的敏感系数k是一个新值，k总是小于Ko。这是因为除了橡胶底座对传力的变形扭曲外，主要还有横向效应，而K也是温度的函数，所以对K的主要要求是稳定性。
2.粘贴在试样上的具有横向效应的应变计的敏感光栅由许多直线和圆角组成。当受到纵向应力时，直线段的阻力将增加，圆角段的阻力将减小。综合影响是应变仪的灵敏度会降低。这种现象被称为应变仪的横向效应。箔式应变片在工程中的应用可以减小横向效应。
3.线性试样上应变敏感元件电阻的相对变化率理论上是线性的。事实上，当施加在试件上的力超过一定范围时，就会出现非线性关系。
4.机械滞后和热滞后当带应变片的试样循环加载和卸载时，应变片的AR/R和A///之间的特性曲线的失准程度称为机械滞后。加载和卸载特性曲线zui的大差值称为应变计的机械滞后值。它的物理意义是，在保持外部条件不变的情况下，在试样的循环加载和卸载过程中，对于相同的载荷，应变片输出的差值就是机械滞后值。当试样受到恒定的外力，环境温度变化时，应变仪的电阻也会发生变化。当温度周期性变化时，同一温度下应变片电阻的差值称为应变片的热滞值。仅在中等温度下工作(60。300C)和高温(大于350)时，应考虑热滞后特性。'
5.零漂移和蠕变在恒温条件下，带应变片的试样不承受载荷，应变片电阻值随时间的变化称为应变片的零漂移。在恒温条件下，施加在应变计所附试件上的载荷力是恒定的
7.电阻应变片的疲劳寿命应变片贴在试样上后，在应变极限内循环施加载荷，应变片能承受一定载荷的循环次数即为应变片的疲劳寿命。一般这个指标可以达到I106倍。
8.电阻应变片的允许电流将应变片接入电桥后，当电流通过时，会产生热量，使电阻应变片的温度升高。当电流超过允许电流值时，应变仪可能会烧坏栅极线。显然，允许电流与试样的尺寸、材料的导热系数和应变仪本身的尺寸有关。使用中不允许超过允许电流值，注意相关情况。
9.电阻应变片的绝缘电阻电阻应变片的引线与试样之间的电阻称为绝缘电阻。它的数量级是兆欧姆。
10.动态测量电阻应变片的动态响应特性时，应变以应变波的形式在材料中传播(传播速度与声波相同)，当应变波沿应变片敏感光栅轴向传播时，会有延迟。测量正弦载荷时，应变片反射的应变波形是线栅长度内被感测变量的平均值，因此反射的振幅会低于实际应变，造成测量误差。误差也将随着应变仪基座长度的增加而增加。一般来说，在制作动态测量用应变计时，应变计的基长应设计为应变波长的1/10-1/20。