問(wèn)：稱重傳感器的輸出電壓多少為一克？

答稱重傳感器有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：靈敏度，這個(gè)參數(shù)的定義為 傳感器在額定載荷時(shí)候的輸出信號(hào)與激勵(lì)電壓的比值，根據(jù)這個(gè)參數(shù)，可以計(jì)算出傳感器在一穩(wěn)定定電壓激勵(lì)時(shí)的滿載荷（額定載荷）時(shí)的輸出電壓信號(hào)，這個(gè)輸出信號(hào)再除以額定載荷，就可以計(jì)算出每一個(gè)載荷單位下的輸出電壓。這個(gè)計(jì)算的結(jié)果的量綱是 mV/kg 。
比如一個(gè)額定載荷為m=5kg 的傳感器，靈敏度s=2mV/V，在10V電壓激勵(lì)下，滿載荷時(shí)候的輸出為2mV/V * 10V=20mV，那么 20mV/5kg=4mV/kg=0.004mV/g，即這個(gè)傳感器在10V電壓激勵(lì)時(shí)候，變化的輸出為0.004mV的時(shí)候，受到的載荷為1g。
當(dāng)然這個(gè)計(jì)算只是理論上的，實(shí)際上傳感器的綜合精度、檢測(cè)儀表的精度等影響，會(huì)有差異。或者有的傳感器對(duì)1g這樣的載荷變化根本就沒(méi)有反饋。

靈敏度
稱重傳感器的靈敏度S，計(jì)算方法：傳感器在一定的供電條件下Uin（比如5VDC），載荷達(dá)到額定滿量程（比如10kg）時(shí)的輸出變化量Uout（比如10mV）與供電電壓的比值：S=Uout/Uin=10mV/5V=2mV/V.
如果傳感器的靈敏度為1mV/V，那么在5VDC激勵(lì)電源作用下，傳感器在額定載荷時(shí)的輸出信號(hào)應(yīng)該為：Uout=S*Uin=1mV/V*5V=5mV

我們?cè)谶x擇稱重傳感器時(shí)，傳感器的說(shuō)明書會(huì)有很多參數(shù)向我們說(shuō)明這種傳感器的性能指，其中的抗干擾的，受溫度漂移影響的。還有精度的。

其中有一個(gè)參數(shù)叫靈敏度，它一般是向如下這么標(biāo)注的：

靈敏度 2±0.002(mv/v)

這個(gè)靈敏度是什么意思呢？這是傳器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，當(dāng)然其它指標(biāo)也很重要，但在我們選擇傳感器要使用時(shí)，這個(gè)指標(biāo)會(huì)直接影響到使用。其實(shí)它的意思是，傳感器在受到額定的拉力(如果滿量程是200KG的，它的額定拉力就是200KG)做用下，在激勵(lì)電壓(也叫供橋電壓，輸入電壓)是1v的情況下，它的兩個(gè)輸出端會(huì)有2mv的壓力變化。當(dāng)然實(shí)際工作時(shí)激勵(lì)電壓會(huì)大于1v，一般為10v到12v。如果一個(gè)200KG的傳感器，它的靈敏度是2±0.002(mv/v)，它的激勵(lì)電壓是10v，那么在200KG拉力作用下，輸出端的壓力變化就是2*10=20mv。我們?cè)谶x擇傳感器的時(shí)候，往往是三個(gè)或四個(gè)同時(shí)并聯(lián)使用的，必須要求每個(gè)傳感器的靈敏度要相同才能同時(shí)使用。如果不相同的會(huì)使整個(gè)秤不準(zhǔn)，把一個(gè)東西放在同一個(gè)秤的不同地方會(huì)顯示不同的重量。如果在更換損壞的傳感器時(shí)，也要找到靈敏度和量程相同的傳感器，其它的指標(biāo)可以忽略，只要這兩項(xiàng)指標(biāo)相同，就是不同廠家的傳感器放在一起用也可以

稱重傳感器的信號(hào)計(jì)算方法?
在電子皮帶秤使用過(guò)程中，需要計(jì)算稱重傳感器的輸出信號(hào)值，以便確定與之相配用累計(jì)器的輸入量程范圍和調(diào)零范圍。稱重傳感器的輸出信號(hào)大小取決于傳感器的額定載荷、最大工作載荷、預(yù)壓力、靈敏度、激勵(lì)電壓、數(shù)量及連接方式。先以只使用一個(gè)稱重傳感器的情況討論輸出信號(hào)計(jì)算。由于稱重傳感器的載荷是由預(yù)壓力(或皮重)和物料載荷兩部分組成，所以輸出信號(hào)也分成兩部分，分別對(duì)應(yīng)下例中的調(diào)零范圍和輸入信號(hào)范圍。如某電子皮帶秤使用的稱重傳感器額定載荷為50kg，預(yù)壓力為5kg，最大工作載荷為30kg，靈敏度為2mV/V，激勵(lì)電壓為5V，求所配用累計(jì)器的調(diào)零范圍和輸入信號(hào)范圍。
所配用累計(jì)器的調(diào)零范圍：2*5*5/50=2mV輸入信號(hào)范圍：2*5*30/50=6mV?
計(jì)算表明，稱重傳感器輸出信號(hào)總的量程是6mV，其中3mV作為皮重信號(hào)調(diào)零時(shí)調(diào)掉，有效信號(hào)為6mV。當(dāng)使用2個(gè)或2個(gè)以上稱重傳感器時(shí)，除了按上述方法計(jì)算出輸出信號(hào)范圍外，還需要考慮稱重傳感器的電氣連接方式。當(dāng)幾個(gè)稱重傳感器串聯(lián)連接時(shí)，其輸出信號(hào)相當(dāng)于上述計(jì)算值的幾倍；當(dāng)幾個(gè)稱重傳感器并聯(lián)連接時(shí)，其輸出信號(hào)等于上述計(jì)算值。

由一個(gè)或多個(gè)能在受力后產(chǎn)生形變的彈性體，和能感應(yīng)這個(gè)形變量的電阻應(yīng)變片組成的電橋電路(如惠斯登電橋)，以及能把電阻應(yīng)變片固定粘貼在彈性體上并能傳導(dǎo)應(yīng)變量的粘合劑和保護(hù)電子電路的密封膠等三大部分組成測(cè)力傳感器。

基本信息
中文名稱
測(cè)力傳感器

材質(zhì)
鋁合金、合金鋼及不銹鋼

材質(zhì)特點(diǎn)
形變一致及形變恢復(fù)，防腐性能

影響因素
彈性體的蠕變及傳感器溫度

目錄
1工作過(guò)程
2材料
3穩(wěn)定性的因素
4處理工藝
折疊編輯本段工作過(guò)程
在受到外力作用后，粘貼在彈性體的應(yīng)變片隨之產(chǎn)生形變引起電阻變化，電阻變化使組成的惠斯登電橋失去平衡輸出一個(gè)與外力成線性正比變化的電量電信號(hào)。

折疊編輯本段材料
彈性體的材料

測(cè)力傳感器彈性體材料，一般選用金屬材質(zhì)，可選用的材質(zhì)大部分為鋁合金材質(zhì)、合金鋼材質(zhì)及不銹鋼材質(zhì)。合金材質(zhì)既有剛度保證形變一致及形變恢復(fù)，又有良好的耐候防腐性能。彈性體的主要要求就是能夠精確傳遞受力信息并保持在相同受力時(shí)的形變一致性和完全復(fù)位性。

應(yīng)變片及電阻元件材料

電阻應(yīng)變片的組成復(fù)雜，是復(fù)合型制造產(chǎn)品，應(yīng)變片的基材和應(yīng)變銅質(zhì)的組合千變?nèi)f化，根據(jù)其應(yīng)變要求，目前，大約有近千種產(chǎn)品。一般，基材采用高分子薄膜材料，應(yīng)變材質(zhì)為高純度康銅。基材上的康銅通過(guò)光學(xué)處理后刻蝕不同感應(yīng)形變的電阻柵絲。因此，電阻應(yīng)變片的品質(zhì)不僅與基材材質(zhì)和復(fù)合的金屬純度有關(guān)，而且與復(fù)合工藝、刻蝕技術(shù)及工藝、刻蝕化學(xué)材料及后處理工藝和材料等等因素相關(guān)。

貼片粘合劑的材質(zhì)

電阻應(yīng)變片貼片用粘合劑主要采用雙組分高分子環(huán)氧系列粘合劑，高分子化學(xué)產(chǎn)品的性能與各個(gè)組分的物理及化學(xué)指標(biāo)密切相關(guān)，如純度、分子鏈的結(jié)構(gòu)和大小、儲(chǔ)存時(shí)間、組分的配比、分子改性、混合方式、混合熟化使用時(shí)間、固化時(shí)間、固化溫度、助劑及百分比等因素。

密封膠的材質(zhì)

在焊接技術(shù)及設(shè)備不充分的測(cè)力傳感器初期階段，均采用專用硅橡膠密封膠系列。硅橡膠具有長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性，因此，防腐、防潮、耐老化、絕緣等各項(xiàng)性能優(yōu)異，長(zhǎng)期以來(lái)一直是所有密封膠的首選產(chǎn)品。

測(cè)力傳感器的導(dǎo)線材質(zhì)

導(dǎo)線依然是測(cè)力傳感器組成的一部分，測(cè)力傳感器導(dǎo)線的金屬材質(zhì)，由于家庭電器的電線使用，質(zhì)量差異都有切身體會(huì)。畢竟導(dǎo)線是橋路供電、信號(hào)輸出、長(zhǎng)線激勵(lì)電壓補(bǔ)償?shù)耐罚冦y線肯定比銅線傳導(dǎo)效果好，銅線肯定比鋁線傳導(dǎo)效果好，其作用不言而喻。

隨著，各種高頻、無(wú)線電波等越來(lái)越多的干擾，測(cè)力傳感器的優(yōu)良屏蔽也是保護(hù)信號(hào)穩(wěn)定的重要方法。另外，環(huán)境侵蝕、蟲鼠侵害、防火阻燃等也需要傳感器保護(hù)層的材料防腐防蟲防火防爆，甚至需要采用鎧甲保護(hù)、套管防護(hù)等方法。

導(dǎo)線密封材料及方式

測(cè)力傳感器的每個(gè)組成部分都會(huì)影響傳感器最終的技術(shù)性能，一些測(cè)力傳感器僅僅采用簡(jiǎn)單固定的方式避免傳感器導(dǎo)線的移動(dòng)而損傷傳感器的電子電路固定，一些傳導(dǎo)距離很短的測(cè)力傳感器甚至僅僅依靠膠封固定。但較大體積、重量較大的測(cè)力傳感器，如果沒(méi)有適當(dāng)導(dǎo)線固定或密封的方式，就是測(cè)力傳感器最易產(chǎn)生故障的瓶頸。特別是加裝密封頭固定導(dǎo)線時(shí)，緊固件的材質(zhì)及緊固力度也會(huì)給測(cè)力傳感器的最終技術(shù)性能帶來(lái)影響。觀察者發(fā)現(xiàn)，很少有使用緊固件安裝使用密封粘合劑的，這樣可以避免依靠緊固力固定帶來(lái)的殘余應(yīng)力，也不會(huì)由于緊固力不足而產(chǎn)生泄露的問(wèn)題。

折疊編輯本段穩(wěn)定性的因素
影響測(cè)力傳感器穩(wěn)定性的因素較多，歸納起來(lái)主要有:

1、測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)

測(cè)力傳感器的彈性元件、外殼、膜片及上壓頭、下壓墊的設(shè)計(jì)，都必須保證受載后在結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生性能波動(dòng)，或性能波動(dòng)很小，為此在測(cè)力傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量作到應(yīng)變區(qū)受力單一，應(yīng)力均勻一致;貼片部位最好為平面;在結(jié)構(gòu)上保證具有一定的抗偏心載荷和側(cè)向載荷的能力;安裝力遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)，測(cè)量時(shí)應(yīng)避免載荷支承點(diǎn)的位移。盡管測(cè)力傳感器屬于裝配制造產(chǎn)品，但為了保證具有最佳技術(shù)性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，盡可能將它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。

2、彈性元件的金屬材料

彈性元件的金屬材料對(duì)測(cè)力傳感器的綜合性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。應(yīng)選擇強(qiáng)度極限和彈性極限高，彈性模量的時(shí)間、溫度穩(wěn)定性好，彈性滯后小，機(jī)械加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小的材料。有資料表明:只要材料淬火后的塑性好，它在機(jī)械加工和熱處理后的殘余應(yīng)力就小。還要特別重視彈性模量隨時(shí)間的穩(wěn)定性，要求在測(cè)力傳感器使用壽命期間內(nèi)材料的彈性模具不發(fā)生變化。

3、機(jī)械加工與熱處理工藝

彈性元件在機(jī)械加工過(guò)程中，由于表面變形的不均勻產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，切削用量越大，殘余應(yīng)力就越大，磨削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力最大。因此應(yīng)制訂合理的加工工藝和規(guī)定適當(dāng)?shù)那邢饔昧俊椥栽跓崽幚磉^(guò)程中，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料相變等原因，在芯部和表層產(chǎn)生方向不同的殘余應(yīng)力，其芯部為拉應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力。必須通過(guò)回火處理工藝，在其內(nèi)部產(chǎn)生方向相反的應(yīng)力，與殘余應(yīng)力相互抵消，減少殘余應(yīng)力的影響。

4、電阻應(yīng)變計(jì)與應(yīng)變粘結(jié)劑

電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)具有最佳性能，要求靈敏系數(shù)穩(wěn)定性好，熱輸出小，機(jī)械滯后和蠕變小，應(yīng)變量為1000×10時(shí)疲勞壽命可達(dá)108，電阻值偏差小，批次質(zhì)量均一性好等。應(yīng)變粘結(jié)劑應(yīng)具有粘結(jié)強(qiáng)度大，抗剪強(qiáng)度高;彈性模量較大且穩(wěn)定;電絕緣性能好;具有與彈性元件相同或相近的熱膨脹系數(shù);蠕變和滯后小;固化時(shí)膠層體積收縮小等。粘貼電阻應(yīng)變計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格控制膠層厚度，因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度隨膠層厚度的增加而降低。

這是由于薄的膠層需要更大的應(yīng)力才能變形，不易產(chǎn)生流動(dòng)和蠕變，界面上的內(nèi)應(yīng)力很小，產(chǎn)生氣泡和缺陷的幾率也比較小，應(yīng)變傳遞性能好，只要防護(hù)密封合理就可達(dá)到較高的穩(wěn)定性水平。

5、制造工藝流程

應(yīng)變式測(cè)力傳感器的工作原理和總體結(jié)構(gòu)決定了，在生產(chǎn)工藝流程中有些工序必須手工操作，人為的因素對(duì)測(cè)力傳感器的質(zhì)量影響較大。因此必須制訂科學(xué)合理并可重復(fù)的制造工藝流程，并在其中增加電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化或半自動(dòng)化工序，盡量減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

6、電路補(bǔ)償與調(diào)整

應(yīng)變式測(cè)力傳感器屬于裝配制造，貼片組橋后就形成了產(chǎn)品，由于內(nèi)部不可避免的產(chǎn)生一些缺陷和外界環(huán)境條件的影響，測(cè)力傳感器的某些性能指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此必須進(jìn)行各項(xiàng)電路補(bǔ)償與調(diào)整，提高測(cè)力傳感器本身的穩(wěn)定性和對(duì)外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善而精細(xì)的電路補(bǔ)償工藝，是提高測(cè)力傳感器穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。

7、防護(hù)與密封

防護(hù)與密封是測(cè)力傳感器制造工藝流程中的要害工序，是測(cè)力傳感器耐受客觀環(huán)境和感應(yīng)環(huán)境影響而能穩(wěn)定可靠工作的根本保障。如果防護(hù)密封不良，粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)變計(jì)及應(yīng)變粘結(jié)劑膠層，都會(huì)吸收空氣中的水分而產(chǎn)生增塑，造成粘結(jié)強(qiáng)度和剛度下降，引起零點(diǎn)漂移和輸出無(wú)規(guī)律變化，直至測(cè)力傳感器失效。

因此有效的防護(hù)密封是測(cè)力傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的根本保證，否則將使各項(xiàng)工藝成果前功盡棄。

8、穩(wěn)定性處理 (人工老煉試驗(yàn))

提高測(cè)力傳感器的穩(wěn)定性除處理好上述各種因素的影響外，最重要的途徑就是采取各種技術(shù)措施和工藝手段，模擬使用條件進(jìn)行有效的人工老練試驗(yàn)，盡量多的釋放殘余應(yīng)力使其性能波動(dòng)減至最小。

折疊編輯本段處理工藝
由于彈性元件在毛坯鍛造、機(jī)械加工、熱處理、表面打磨、電阻應(yīng)變計(jì)粘貼和加壓固化等工藝過(guò)程中產(chǎn)生各種殘余應(yīng)力，隨著時(shí)間和使用條件的變化不斷松弛釋放，而造成測(cè)力傳感器的性能波動(dòng)，主要表現(xiàn)在零點(diǎn)和靈敏度不穩(wěn)定。

為使測(cè)力傳感器在生產(chǎn)過(guò)程中渡過(guò)初始不穩(wěn)定期，采用工藝手段模擬各種使用條件進(jìn)行試驗(yàn)，使其盡快穩(wěn)定的工藝稱為穩(wěn)定性處理，也稱人工老煉試驗(yàn)。測(cè)力傳感器釋放殘余應(yīng)力的穩(wěn)定性處理方法，除制造工藝流程中常用的溫度老化和電老化處理外，主要有兩種方法，即熱處理法和機(jī)械法。

1、熱處理法

多應(yīng)用于鋁合金測(cè)力傳感器，在毛坯加工成彈性元件后進(jìn)行，主要有反淬火法、冷熱循環(huán)法和恒溫時(shí)效法。

(1) 反淬火法

國(guó)內(nèi)也稱深冷急熱法。將鋁合金彈性元件置于-196℃的液氮中，保溫12小時(shí)后，迅速用新生的高速蒸汽噴射或放入沸水之中。因深冷與急熱產(chǎn)生的應(yīng)力方向相反而相互抵消，達(dá)到釋放殘余應(yīng)力的目的。試驗(yàn)表明，采用液氮---高速蒸汽法可降低殘余應(yīng)力84%，采用液氮---沸水法可降低殘余應(yīng)力50%。

(2) 冷熱循環(huán)法

冷熱循環(huán)穩(wěn)定性處理工藝為- 196℃×4小時(shí)/190℃×4小時(shí)，循環(huán)3次，可使殘余應(yīng)力下降90%左右，并且組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，微量塑性變形抗力高，尺寸穩(wěn)定性好。釋放殘余應(yīng)力的效果如此明顯，一是因?yàn)榧訜釙r(shí)原子熱運(yùn)動(dòng)能量增加，點(diǎn)陣畸變減小或消失，內(nèi)應(yīng)力下降，上限溫度越高，原子熱運(yùn)動(dòng)越大塑性越好，越有利于殘余應(yīng)力釋放。二是因?yàn)槔錈釡囟忍荻犬a(chǎn)生的熱應(yīng)力與殘余應(yīng)力相互作用，使其重新分布而獲得殘余應(yīng)力下降的效果。

(3) 恒溫時(shí)效法

恒溫時(shí)效即可消除機(jī)械加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，又能消除熱處理引入的殘余應(yīng)力。LY12硬鋁合金在200℃高溫下恒溫時(shí)效時(shí)，殘余應(yīng)力釋放與時(shí)效時(shí)間關(guān)系表明，保溫24小時(shí)，可使殘余應(yīng)力下降50%左右。

2、機(jī)械法

機(jī)械法穩(wěn)定性處理，多在測(cè)力傳感器電路補(bǔ)償與調(diào)整和防護(hù)密封后，基本形成產(chǎn)品時(shí)進(jìn)行。主要工藝有脈動(dòng)疲勞法、超載靜壓法和振動(dòng)時(shí)效法。

(1) 脈動(dòng)疲勞法

將測(cè)力傳感器安裝在低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上，施加上限為額定載荷或120%額定載荷，以每秒3~5次的頻率進(jìn)行5000~10000次的循環(huán)。可有效的釋放彈性元件、電阻應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變粘結(jié)劑膠層的殘余應(yīng)力，提高零點(diǎn)和靈敏度穩(wěn)定性的效果極為明顯。

(2) 超載靜壓法

理論上適用于各種量程，但在實(shí)際生產(chǎn)中以鋁合金小量程測(cè)力傳感器應(yīng)用較多。

其工藝是:在專用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼加載裝置中或簡(jiǎn)易的機(jī)械螺旋加載設(shè)備上，對(duì)測(cè)力傳感器施加125%額定載荷，保持4~8小時(shí)，或施加110%額定載荷，保持24小時(shí)，兩種工藝都可以達(dá)到釋放殘余應(yīng)力，提高零點(diǎn)和靈敏度穩(wěn)定性的目的。由于超載靜壓工藝所用設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，效果好，為鋁合金測(cè)力傳感器制造企業(yè)廣泛采用。

(3) 振動(dòng)時(shí)效 (Vibratory Sterss Reliering) 法

將測(cè)力傳感器安裝在額定正弦推力滿足振動(dòng)時(shí)效要求的振動(dòng)臺(tái)上，根據(jù)稱重傳感器的額定量程估算頻率，來(lái)決定施加的振動(dòng)載荷、工作頻率和振動(dòng)時(shí)間。共振時(shí)效比振動(dòng)時(shí)效釋放殘余應(yīng)力的效果更好，但必須測(cè)量出測(cè)力傳感器的固有頻率。振動(dòng)時(shí)效和共振時(shí)效工藝的特點(diǎn)是:能耗低，周期短，效果好，不損壞彈性元件表面，而且操作簡(jiǎn)單。振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理，目前尚無(wú)定論。國(guó)外專家提出的理論和觀點(diǎn)有:塑性變形理論、疲勞理論、晶格錯(cuò)位滑移理論、能量觀點(diǎn)及材料力學(xué)觀點(diǎn)等。只是作出了不同程度的解釋，但都沒(méi)有充分的、有說(shuō)服力的、權(quán)威性的試驗(yàn)證明。

這些理論和觀點(diǎn)往往是相互交叉的，所以可認(rèn)為振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效的試驗(yàn)研究，有些專家傾向于用材料力學(xué)的重復(fù)應(yīng)力過(guò)載的觀點(diǎn)，解釋振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理。即作用在彈性元件上的振動(dòng)應(yīng)力與其內(nèi)部的殘余應(yīng)力相互作用，使殘余應(yīng)力松弛并釋放。