稱重傳感器工作原理

天工儀器

稱重傳感器是一種將物體重量(力)轉化為可測量電信號的裝置，其核心原理是利用金屬或半導體材料的 “應變效應”，通過檢測材料受力后的微小形變，間接計算出物體的重量。
一、核心原理：應變效應
當導體或半導體材料受到外力作用時，其幾何形狀(長度、橫截面積)會發生微小變化，同時其電阻值也會隨之改變，這種現象稱為應變效應。
例如：一根金屬絲被拉長時，長度增加、橫截面積減小，電阻會增大;被壓縮時則相反，電阻減小。
稱重傳感器正是利用這一特性，將 “重量” 轉化為 “電阻變化”，再通過電路處理為可讀取的電信號。

二、基本結構與工作流程
稱重傳感器通常由彈性體、應變片、測量電路三部分組成，工作流程如下：
彈性體受力形變
彈性體是傳感器的 “受力核心”，一般由高強度金屬(如合金鋼)制成，具有穩定的力學性能。當物體放在秤臺上時，重量通過秤體傳遞到彈性體，使其產生微小的彈性形變(肉眼幾乎不可見，通常僅微米級)。
應變片感知形變并轉化為電阻變化
彈性體表面粘貼有多個應變片(由金屬箔或半導體材料制成)，這些應變片隨彈性體的形變一起拉伸或壓縮，導致自身電阻發生變化。
為提高測量精度，應變片通常按 “全橋電路” 方式連接(4 片一組)，其中兩片受拉、兩片受壓，使電阻變化相互疊加，增強信號。
測量電路將電阻變化轉化為電信號
應變片組成的全橋電路接入穩定的電源(如直流電壓)，電阻變化會導致電路輸出的電壓發生變化(通常為毫伏級微小信號)。
這一微小信號經傳感器內部的放大電路、濾波電路處理后，轉化為標準電信號(如 0-10V 電壓或 4-20mA 電流)，最終傳輸到稱重儀表或控制系統，計算并顯示物體重量。

三、常見類型及特點
根據應變片材料不同，稱重傳感器可分為：
金屬應變片式：應用最廣泛，精度高、穩定性好，適用于工業稱重(如地磅、臺秤)、汽車衡等。
半導體應變片式：靈敏度更高(是金屬應變片的 50-100 倍)，但受溫度影響較大，多用于高精度、小量程測量(如實驗室天平)。

四、應用場景
稱重傳感器廣泛用于各種需要測量重量的場景，例如：
商用衡器：電子秤、地磅、吊秤;
工業設備：生產線上的物料稱重、起重機超載保護;
汽車領域：車載稱重系統、貨車超載監測;
智能家居：體重秤、廚房秤等。
稱重傳感器的核心是通過 “力學形變→電阻變化→電信號” 的轉化過程，實現對重量的精確測量，其精度和穩定性取決于彈性體的材質、應變片的工藝及電路設計。

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