应变式力与称重传感器原理及应用-荷重传感器解析

"荷重传感器用于构件的称重，通过应变式力与称重传感器进行测量。这些传感器通常包括3个120度分布的组件，以确保平衡，配备底座、垫块和电缆。" 荷重传感器是一种关键的测量设备，主要用于对建筑物或其他结构件进行称重。它们利用应变式力与称重技术来精确地确定负载或重量。在描述中提到的配置中，荷重传感器由3个组件构成，这些组件均匀分布在120度角上，旨在提供稳定且准确的测量，避免因不均匀受力导致的误差。此外，传感器还配备底座以提供稳固的支撑，垫块用于调整和优化传感器的位置，而电缆则用于传输传感器检测到的信号。 应变式力与称重传感器的核心原理基于电阻应变效应。当一个物体受到外力作用时，会产生应变，即形状的微小改变。应变分为纵向应变（如拉伸或压缩）和横向应变。应力是力作用于单位面积上的度量，可以是正值（拉应力）或负值（压应力）。应变则是物体长度变化相对于原始长度的比例。两者之间的关系是线性的，弹性模量E是描述这种线性关系的物理量，它表示应力与应变的比例。 电阻应变片是实现应变测量的关键元件。当金属或半导体材料受力产生应变时，其电阻会发生变化。这个变化可以通过灵敏系数K来量化，K是电阻相对变化与应变的比率。应变片的电阻变化可以用以下公式表示：εR/R0 = KεL，其中εR/R0是电阻的相对变化，εL是线应变，R0是无应变状态下的电阻。 应变片的结构通常包括保护层和敏感栅，保护片用于防止环境因素对敏感栅的影响，敏感栅则是实际感受应变并转换为电阻变化的部分。金属材料的电阻变化不仅与结构尺寸变化有关，还与材料自身的电阻率变化相关。这个变化可以通过材料的体积变化来描述，即dε/ε = CdV/V，其中C是材料特性和制造工艺相关的常数。 总结来说，荷重传感器通过利用应变式力与称重技术，结合电阻应变片的特性，能够精确测量结构件的重量。这种技术依赖于材料的应变效应，通过测量电阻变化来推算出受力大小，从而实现称重功能。在实际应用中，这些传感器需要适当的布局和配件，如120度分布的组件、底座和垫块，以确保测量的准确性和稳定性。