本文作者根據自己多年從事自動化技術研究的經驗，文章詳細論述了現代汽車衡稱重係統中的傳感器技術、理論基礎、工作原理、構造以及在實際工作中的應用，使我們對其有一個較係統的了解。
汽車衡是許多地方、許多行業都要用到的稱重係統，有其不可替代的重要作用，其基本構造主要包括稱體、秤重傳感器、顯示儀表及稱重軟件。
這裏主要介紹一下汽車衡稱重係統中的稱重傳感器技術。它是檢測係統的第一個環節，它是以一定的精度把被測量轉換成與之有確定關係的、便於應用的某種量值的測量裝置，即感受被測信息並傳送出去。傳感器分類較多、用途較廣，而稱重係統中測量的是稱重物體產生的壓力信號，故適用於電阻應變式傳感器，實現稱重物體的重量（也就是壓力非電量）與電阻信號（電量）的轉換。傳感器的敏感元件感受到壓力信號，再經信號調理電路、輸出電路轉換為標準的電壓或電流信號輸出給顯示儀表和計算機係統，即可顯示出稱量值，並打印磅單，還可由計算機進行數據存儲。
電阻應變式稱重傳感器的原理（理論基礎）就是電阻應變效應。此效應是金屬導體（壓力傳感器所用材質）所獨具的特性。金屬導體的電阻隨著機械變形（伸長或縮短）的大小發生變化的現象稱為金屬的電阻應變效應。是應變式傳感器的工作基礎。
下麵具體介紹電阻應變效應：根據物理學知識知道，金屬導體的電阻與其長度和橫截麵積有關
R=ρl/S(1)
ρ為電阻係數，不同的金屬其值不同。
L為電阻絲的長度。
S為電阻絲的橫截麵積。
當金屬導體兩端受力F作用時，長度l變化（伸長或縮短）dl，相應的s變化（變小或變大）ds，ρ變化dρ(較小)，從而引起電阻R變化dR。將（1）式取對數並作微分運算，得：
d(lnR)=d[ln(ρl/s)]=d(lnρ+lnl-lns)
==>dR/R=dρ/ρ+dl/l-ds/s （2）
又 s=πr2r為導體截麵半徑
所以 ds=d(πr2)==>ds/s=dπ/π+2dr/r
==>ds/s=2dr/r（3）
π為常數，其微分為零
由材料力學知：
dr/r=-μdl/l=-με（4）
(公式)μ為泊鬆比ε=dl/l ε即為電阻絲的軸向的相對變化，即應變。
它是金屬絲電阻的變化值與金屬絲的長度變化值的比值，稱為金屬絲的應變靈敏度係數。
由此可知在機械力作用下金屬絲的電阻相對變化值與受力後金屬絲幾何尺寸變化有關，近似為線性，（還與受力後電阻絲的電阻係數變化值有關）。這就是電阻應變效應機理。但這種線性關係隻能在一定的應變範圍內才能保持，當應變值超出一定的限值時，將會出現非線性。結論，經過應變式電阻荷重傳感器可把稱重物體的機械壓力產生的變化轉換為電阻的變化，實現非電量到電量的轉化。
經過電阻應變效應後，把機械應變信號轉化成電阻的變化信號，但由於應變量及其應變電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，因此，需采用轉換電路把應變產生的ΔR/R變化轉換成電壓或電流的變化，通常采用電橋電路實現這種轉換。根據電橋電路所用電源的不同，分為直流電橋和交流電橋。以直流電橋電路為例：
電橋直流輸入電壓為U，輸出電壓為U0，各橋臂電阻分別為R1,R2,R3,R4,其中R1為應變電阻，由機械應變產生的變化為ΔR1,RL為輸出端的負載電阻。流經各路的電流及方向分別為I1,I2,I3,I4,IL。 
I1R1+I2R2=U (1) 
I4R4+I3R3=U (2) 
I1-I2=IL(3) 
I4+IL=I3 (4) 
U0=UB-UD(5) 
U0=ILRL (6) 
UB=U-I1R1(7) 
UD=U-I4R4 (8) 
由(1)(3)得： 
I1R1+(I1-IL)R2=U 
得：I1=(U+ILR2)/(R1+R2) (9) 
由(2)(4)得： 
I4R4+(I4+IL)R3=U 
得：I4=(U-ILR3)/(R3+R4) (10) 
由（5）（7）（8）得： 
U0=I4R4-I1R1 (11) 
由（6）（11）得： ILRL=I4R4-I1R1(12) 
作為一般的平衡電路要求：IL=0
所以：R2R4-R1R3=0
即R1R3= R2R4 （或R1/R2=R4/R3） (14)
由此可得出輸出電流與輸入直流電壓的關係。當應變電阻R1產生ΔR1的變化時，輸出電壓：
由於實際應用中負載電阻RL遠大於R1,R2,R3,R4,所以上式分母中的(R1+ΔR1)R2(R3+R4)和R3R4(R1+ΔR1+R2)相對於應變電阻的變化率的比值
由此可知，電橋的靈敏度與輸入電壓成正比，與橋臂比有關，當電橋平衡時，即橋臂比為1時，電橋靈敏度為輸入電壓的1/4。所以隻要改變輸入電壓，則靈敏度也隨之改變，而其他量值的改變並不會改變電橋的靈敏度。
以上是對電阻應變式傳感器的工作原理的介紹，正是基於電阻應變式傳感器的電阻應變效應，決定了它適於測量由機械力作用而產生的應變信號。而在汽車衡稱重係統中要測量的恰好是由稱重物體經過汽車衡時由物體的重量作用於稱板上而產生的變形。故比較適合選用電阻應變式傳感器。由稱重物體（機械力信號）擠壓稱體使傳感器產生向下的變形，而這一變形就產生了電阻變化，即由機械力非電量的變化轉化為電量的變化，再經轉換電路轉化為電流信號的變化送到測量儀表上，根據測量儀表的顯示數據，我們就可以獲得稱重物體的重量。
以下介紹在稱重係統中傳感器的選購，基於以上的原理介紹，並結合實際情況，在實際的汽車衡稱重係統中，根據現場的實際情況以及環境要求等綜合因素，首先要根據工作實際中經常要稱重物體的重量範圍來確定所要設計的稱重係統的最大量程，另外還要考慮到符合現代化大型運輸車的長度，設計稱板的長度，繼而決定用幾個傳感器。比如，一個100噸的汽車衡，一般用6～8個傳感器，再根據稱重量程以及所用傳感器數量，決定每個傳感器的量程，一般是根據這樣一個原則：所設計的稱重係統的最大量程應在所選各個傳感器的量程之和的三分之一到三分之二之間，所以此稱重係統所用傳感器的量程大小應為2*100/6 到3*100/6之間，大約35噸到50噸之間，另外考慮稱重過程中偶然性的稱重物體的重量超過汽車衡的量程時，不至於損壞傳感器，所以可采用40噸以上或50噸的傳感器。選購好傳感器後，就要進行放置連接，一般是根據稱板長度將幾個傳感器均勻、等距地放在四個角和兩個長邊上,每個傳感器一般有電源正（EX+）,電源負(EX-),感應正(SN+),感應負(SN-),信號正(SIG+),信號負(SIG-)和屏蔽線等七條線，把傳感器的引出線都引到接線板上，對應地接好，且對應每一個傳感器有一個可調電位器，用來微調每個傳感器的輸出電流信號。以使幾個傳感器在空稱時達到各點平衡，保證稱重的精確度，另外有一組線引出接線板到稱重儀表上，不同的儀表與傳感器的接線方法不盡相同，所以其接線方法在這裏就不詳盡敘述。
以上是本人基於稱重係統中的傳感器的工作原理並結合實際工作經驗所作的一些探討，願與大家共享，希望能有所幫助，其中可能會有一些不足或不太完善的地方，也希望大家能給予指正。 

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除