称重传感器通常由弹性体、电阻应变片和检测电路组成。弹性体承受外力并产生反作用力,同时提供一个高品质的应变场,使粘贴在此区的电阻应变片能够理想地完成电信号的转换任务。
惠斯通电桥由四个电阻组成,分别为R1、R2、R3和R4,这些电阻通常由粘贴在弹性体上的电阻应变片构成。当称重传感器无负载时,四个应变片都不受力,具有相同的电阻值Rg,因此电桥处于平衡状态,输出电压Vout为零。
当外力施加到弹性体上时,应变片会发生形变,导致其电阻值发生变化(ΔR)。这种电阻变化会引起惠斯通电桥的不平衡,从而产生一个与所加力成正比的输出信号。具体来说,电阻变化会改变电桥相对臂电阻的乘积,从而导致电桥不平衡。
根据应变片的数量和配置,惠斯通电桥可以分为单臂式、半桥式和全桥式三种类型:
单臂式电桥:只有一个桥臂电阻发生变化。
半桥式电桥:两个相邻桥臂电阻发生变化。
全桥式电桥:四个桥臂电阻均发生变化,提供更高的灵敏度和更小的温度变化误差。
在称重传感器中,输出电压的变化量△U反映了电阻的变化量,从而可以达到较高的分辨率。这种设计对放大、显示和记录非常有利。
在称重传感器中,惠斯通电桥具有高灵敏度和良好的抗干扰能力,因此被广泛应用于各种称重系统中。此外,为了进一步提高测量精度,通常会在电桥电路中加入补偿元件,以抵消非线性误差和温度效应。