1、畢業(yè)論文題 目: 電橋在應(yīng)變式傳感器中的應(yīng)用研究與分析 摘 要信息科學(xué)是眾多領(lǐng)域中發(fā)展最快的一門學(xué)科，也是最具有發(fā)展活力的學(xué)科之一。信息科學(xué)中的四大環(huán)節(jié)（信息捕獲、提取、傳輸、處理）時人們最關(guān)心、對社會發(fā)展和進步起著十分重要的作用的重要內(nèi)容。信息捕獲技術(shù)是信息科學(xué)最前端的一個陣地和手段，而信息捕獲的主要工具就是傳感器。傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，在現(xiàn)代化事業(yè)中的重要性已被人們所認(rèn)識。隨著信息時代的到來，國內(nèi)外已將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域之一。自電橋測量原理問世至今的一百六十余年以來，人們相繼研制和應(yīng)用了品種繁多、技術(shù)指標(biāo)各異的測量電橋。可以說，電橋在電氣與電子測量技術(shù)領(lǐng)域里擔(dān)負(fù)

2、著準(zhǔn)確地測量電阻、電容、電感、互感等電路參數(shù)和其它與此相關(guān)的待測量的重要作用。本文通過對幾種電橋的理論與實驗驗分析，論證了全橋電橋的優(yōu)越性與準(zhǔn)確性，并通過稱重傳感器的具體事例來論述電橋在傳感器電路中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：傳感器、惠斯通電橋、非線性分析、靈敏度分析、稱重傳感器 title bridge application research and analysis on the strain sensor abstractinformation science is one of the fastest growing in many fields subjects, also is one of

3、 the most dynamic subjects in the most. four links of information science (information capture, extraction, transmission, processing) when people most concerned about, to the social development and progress is an important content of plays a very important role. information capture technology is one

4、 of the most front end position and information science, and the main tools of information capture is sensor. sensor as the measurement and control system in the entry of the object information, the importance in the modernization drive has been known. with the coming of information age, both at hom

5、e and abroad have given priority to the development of sensor technology as one of the areas of science and technology.since bridge principle come out of more than one hundred and sixty years ago, people have developed and applied a variety, various technical indicators measuring bridge. bridge, as

6、it were, in the field of electrical and electronic measurement technology for the accurately measuring the resistance, capacitance and inductance, mutual inductance circuit parameter and other related to the important role of measurement. this article through the analysis of the theoretical and expe

7、rimental test of several bridge, expounds the superiority and the accuracy of the whole bridge bridge, and bridge is discussed through specific examples of the weighing sensor in the application of the sensor circuit.keywords ： sensor、 wheatstone bridge 、nonlinear analysis 、 sensitivity analysis 、we

8、ighing sensor 目 次 （4號黑體，居中）1 引言（或緒論）（作為正文第1章，小4號宋體，行距18磅，下同） 12 （正文第2章） y2.1 （正文第2章第1條） y2.2 （正文第2章第2條） y2.x （正文第2章第x條） y3 （正文第3章） y（略）x （正文第x章） y結(jié)論 y致謝 y參考文獻(xiàn)y附錄a （必要時） y附錄b （必要時） y圖1 （必要時） y圖2 （必要時） y表1 （必要時） y表2 （必要時） y注：1. 目次中的內(nèi)容一般列出“章”、“條”二級標(biāo)題即可；2y表示具體的阿拉伯?dāng)?shù)字；3. 目錄前的頁碼采用羅馬數(shù)字。列如：i、ii。1 引言傳感器技術(shù)是在20

9、世紀(jì)的中期才剛剛問世的。在那時，與計算機技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)相比，傳感技術(shù)的發(fā)展都還比較落后，不少先進的成果仍停留在實驗研究階段，并沒有投入到實際生產(chǎn)與廣泛應(yīng)用中，轉(zhuǎn)化率比較低。在國外，傳感器技術(shù)主要是在各國不斷發(fā)展與提高的工業(yè)化浪潮下誕生的，并在早期多用于國家級項目的科研研發(fā)以及各國軍事技術(shù)、航空航天領(lǐng)域的試驗研究。然而，隨著各國機械工業(yè)、電子、計算機、自動化等相關(guān)信息化產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，以日本和歐美等西方國家為代表的傳感器研發(fā)及其相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器技術(shù)已在國際市場中逐步占有了重要的份額。隨著傳感器技術(shù)的日益發(fā)展，電橋作為信號轉(zhuǎn)換的重要橋梁，也越來越多的在傳感器中得到應(yīng)用與發(fā)展，而且顯示

10、出越來越重要的作用。11 傳感器1.1.1 傳感器的定義傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件是指傳感器中直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器能將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸?shù)臏y量的電信號部分。1.1.2 傳感器的分類 傳感器的種類繁多，不勝枚舉。傳感器的分類方法很多，主要有以下幾種。按輸入量分為位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等；按工作原理分為應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等；按輸出信號分為模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。1.1.3 傳感器的地位與發(fā)展 人類社會已進入信息時代，人們的社會活動主

11、要依靠對信息資源的開發(fā)及獲取、傳輸與處理。傳感器處于研究對象與測試系統(tǒng)的接口地位，即檢測與控制系統(tǒng)之首。因此，傳感器成為感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動化生產(chǎn)過程要獲取的信息，狗咬通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換為容易輸入與處理的電信號，所以傳感器的作用與地位特別重要。傳感器技術(shù)所涉及的知識非常廣泛，滲透到各個學(xué)科領(lǐng)域。但是它們的共性是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物特性，將非電量轉(zhuǎn)換成電量。所以，如何采用新技術(shù)、新工藝、新材料以及探索新理論達(dá)到高質(zhì)量的轉(zhuǎn)換是總的發(fā)展途徑。1.1.4 應(yīng)變式電阻傳感器在幾何量和機械量測量中，最常用的傳感器是某些金屬和半導(dǎo)體制成的應(yīng)變片式傳感器。應(yīng)變

12、片式電阻傳感器是以應(yīng)變片為傳感元件的傳感器。電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機械變形時，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。設(shè)有一根電阻絲，它在未受力里的原始電阻值為式中電阻絲的電阻率 電阻絲的長度 s電阻絲的截面積 電阻絲在外力f作用下，將引起電阻變化r，且有 令電阻絲的軸向應(yīng)變?yōu)椋瑥较驊?yīng)變?yōu)?由材料力學(xué)可知，為電阻絲材料的泊松系數(shù)，經(jīng)整理可得通常把單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)，其表達(dá)式為從上式可以明顯看出，電阻絲靈敏系數(shù)由兩部分組成：（1+2）表示受力后由材料的幾何尺寸變化引起的；表示由材料電阻率變化引起的。對于金屬材料，項的值要小得多，可以忽略，故。大量實驗證

13、明，在電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻的相對變化與應(yīng)變成正比，即=1.73.6， 應(yīng)變式電阻傳感器具有以下優(yōu)點： （1）精度高，測量范圍廣 （2）使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠 （3）結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，重量輕，因此在測試時，對工件工作狀態(tài)及應(yīng)力分析影響小。 同時也存在一些缺點，如在大應(yīng)變狀態(tài)下具有較大非線性，輸出信號微弱，不適用于高溫環(huán)境等。1.2 電橋1.2.1電橋的定義及分類一般地，被測量是非常微弱的，必須用專門的電路來測量這種微弱的變化，最常用的電路就是各種電橋電路，主要有直流和交流電橋電路。電橋又分為單臂電橋、半橋和全橋，其靈敏度依次提高。根據(jù)使用電源的不同，分為直流和交流電橋。1.2.2 幾種

14、電橋電路的理論分析 （1） 單臂電橋只接入一個應(yīng)變電阻片， 其余為固定電阻。 設(shè)電橋的橋臂比為 ， 根據(jù)電橋的工作原理， 并忽略一些極小的無影響的量， 可以得到輸出電壓的表達(dá)式為 ， 同時得到單臂電橋靈敏度表達(dá)式=單臂電橋的實際輸出電壓與電阻變化的關(guān)系是非線性的， 存在非線性誤差， 故不常使用。（2） 半橋如圖， 接入兩個應(yīng)變片，一片受拉力一片受壓力，兩者應(yīng)變符號相反， 設(shè)初始狀態(tài)為r1=r2=r3=r4=r, r1=r2=r，可以得到電壓表達(dá)式 ，半橋靈敏度表達(dá)式，可見輸出電壓與電阻的變化嚴(yán)格呈線性關(guān)系，不存在線性誤差， 靈敏度比單臂電橋提高了一倍。（3）全橋全部電阻都使用應(yīng)變電阻， 且相鄰

15、的兩個臂的受力方向相反，電橋平衡時，r1=r2=r3=r4=r根據(jù)電橋性質(zhì)可以得到電壓及靈敏度的表達(dá)式 ， ，可見差動電橋的靈敏度比單臂電橋提高了4倍，故廣泛被使用。在電橋電路中，將與工作電阻同側(cè)的固定電阻更換成相同受力方向的補償片， 且原始電阻值相等；這樣在實際使用中，由于溫度造成的電阻值變化被抵消，且補償片不受力，故可以消除電壓的漂移輸出。2 應(yīng)變式傳感器電橋電路的理論分析 眾所周知，將粘貼在彈性元件應(yīng)變區(qū)上的電阻應(yīng)變片，按相對臂應(yīng)變方向相同、相鄰臂應(yīng)變方向相反的原則，組成惠斯通電橋電路，即稱重傳感器的初始電路。這一傳感器雖然可以使用，但由于內(nèi)在的各種影響因素和外部環(huán)境條件的影響，其輸出特

16、性將會較大地偏離理想的輸出特性，主要性能指標(biāo)均較差，達(dá)不到高準(zhǔn)確度稱重傳感器的技術(shù)要求。為了提高稱重傳感器的綜合性能指標(biāo)和互換性，就必須采用各種電路補償和性能調(diào)整技術(shù)，對其進行逐個逐項的電路補償與調(diào)整。主要補償與調(diào)整項目有:零點溫度補償、零點輸出補償、線性補償、靈敏度溫度補償、靈敏度標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整、輸出電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整和輸入電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整等。理論分析和實踐經(jīng)驗表明，稱重傳感器的電路補償與調(diào)整，應(yīng)嚴(yán)格按照上述順序進行。電路補償與調(diào)整技術(shù)是稱重傳感器研制和批量生產(chǎn)過程中的重點技術(shù)和關(guān)鍵工藝，應(yīng)盡量配備比較先進的工藝裝備和完善的檢測手段，以保證取得準(zhǔn)確可靠的測試結(jié)果，達(dá)到較高的補償精度要求。2.1零點溫度

17、補償 稱重傳感器在無外載負(fù)荷作用時的輸出稱為零點輸出。零點輸出受環(huán)境溫度的影響，隨環(huán)境溫度的變化而變化，這稱之為零點溫度漂移。引起稱重傳感器零點溫度漂移的因素很多，歸納起來主要有如下幾點: 彈性元件、電阻應(yīng)變計、應(yīng)變粘結(jié)劑的線膨脹系數(shù)不同，彈性元件的縱向和橫向膨脹率不同，電阻應(yīng)變計基底和應(yīng)變粘結(jié)劑底膜的厚度不同，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，都會產(chǎn)生不同程度的熱脹冷縮，使電阻應(yīng)變計敏感柵變長或縮短，引起電阻值變化; 電阻應(yīng)變計敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)不為零，各電阻應(yīng)變計之間又有一定的分散度，而且敏感柵材料的電阻率也隨環(huán)境溫度而變化，這都會引起電阻值的改變; 由于各電阻應(yīng)變計的引出線及連接導(dǎo)線的長度不同

18、，溫度變化可引起電橋?qū)Ь€的電阻變化; 不同材料焊點之間存在著較小的熱電勢，也可以引起電阻變化; 彈性元件與外殼的溫度系數(shù)不同，彈性元件曲率的影響，大氣壓力波動等影響，雖然比上述各項影響小，但也會使電阻值稍有變化。 上述這些變化都直接影響著稱重傳感器的零點輸出，而產(chǎn)生較大的零點溫度漂移。為了消除上述因素的影響，減小零點溫度漂移，但由于其特點的分散以及粘貼、固化等工藝的影響，即使采用溫度自補償電阻應(yīng)變計，仍不能使引起溫度漂移的因素全部抵消，所以零點輸出在環(huán)境溫度變化時還會有所變化。減小零點溫度漂移最有效的方法，就是對傳感器逐個進行零點溫度補償。 引起傳感器零點溫度漂移的各種因素，都可以看成是因電橋

19、電路四個橋臂的電阻溫度系數(shù)不一致而造成的。解決的方法就是找出電橋電路中電阻溫度系數(shù)小的橋臂，在其上串入一個電阻溫度系數(shù)較大的零點溫度補償電阻r,以提高這個橋臂的電阻溫度系數(shù)。只要選擇合適的補償電阻r值，就可以起到對零點溫度漂移抵消的作用。 2.2零點輸出補償應(yīng)變式稱重傳感器多采用全橋式等臂電橋。因為全橋式靈敏度最高，等臂電橋各橋臂參數(shù)基木一致.所以便于抵消各種干擾量的影響。 盡管稱重傳感器有嚴(yán)格的制造工藝規(guī)程，電阻應(yīng)變計都經(jīng)過認(rèn)真測試篩選，但使其電阻值完全相同是不可能的，而且在粘貼、加壓、固化工藝過程中，電阻值還會發(fā)生變化。由于組成電橋的各橋臂的電阻應(yīng)變計電阻值的不同和改變量的不一致，將導(dǎo)致傳

20、感器在無外載荷作用時產(chǎn)生較大的零點輸出。為了減小測量誤差和便于各種測量儀器儀表的調(diào)零，應(yīng)盡量使傳感器的零點輸出接近于零或控制在允許的誤差范圍之內(nèi)。上述使零點輸出近似為零所進行的調(diào)整，稱之為零點輸出補償。 零點輸出補償?shù)姆椒ㄊ?在無外載負(fù)荷作用時，測出傳感器的零點輸出值，然后在某一橋臂中串接一個低電阻溫度系數(shù)的零點輸出補償電阻rz。 對零點輸出補償電阻rz的要求是:電阻率要高;電阻溫度系數(shù)a要小;應(yīng)變靈敏系數(shù)k要低。一般多采用直徑為(d0.10-0. 12mm的漆包錳銅絲，(a=0. 000015/ c )或漆包康銅絲(a=0. 00002/c).零點輸出補償是很容易的工藝，但要長期保持傳感器具

21、有較高的零點輸出穩(wěn)定性是十分困難的。影響零點輸出穩(wěn)定性的因素很多,主要有:(1）彈性元件、應(yīng)變計墓底膠膜、應(yīng)變粘結(jié)劑涂層幾何尺寸的改變;(2）彈性元件冷、熱加工殘余應(yīng)力和電阻(3）應(yīng)變計箔材加工殘余應(yīng)力的釋放;電阻應(yīng)變計敏感柵殘余腐蝕的影響;(4）應(yīng)變粘結(jié)劑固化不完全,在使用過程中繼續(xù)發(fā)生體積變化;(5）應(yīng)變枯結(jié)劑的介電常數(shù)變化,改變了電阻應(yīng)變計的寄生電容;(6）應(yīng)變粘結(jié)劑因受潮而膨脹,引起應(yīng)變計電解與腐蝕;(7)傳感器引出線與電阻應(yīng)變計基底之間的絕緣電阻及電阻應(yīng)變計與彈性元件之間的絕緣電阻的變化;(8)電阻材料的氧化而引起的電阻變化;(9)由于彈性元件與電阻應(yīng)變計的線膨脹系數(shù)不同,加之零點溫

22、度補償不精確,環(huán)境溫度變化將產(chǎn)生零點漂移;以上這些影響傳感器零點不穩(wěn)定的因素,大多數(shù)是可以通過改進制造工藝、提高補償精度、改善防潮密封等方法加以克服的,有些則需要有關(guān)基礎(chǔ)元器件和密封填料制造廠家相互配合、共同攻關(guān)來解決。總之,零點的穩(wěn)定性是同靈敏度的穩(wěn)定性一樣重要的問題.應(yīng)引起傳感器研制與生產(chǎn)廠家的足夠重視。3 應(yīng)變式傳感器電橋電路的性能測試3.1模擬仿真實驗實驗?zāi)康模涸诜抡孳浖型ㄟ^對電路的模擬來進一步驗證上述對單臂、半橋和全橋電路的理論分析，并為隨后的實驗做準(zhǔn)備。實驗裝置：multisim10.0仿真軟件實驗過程：（1）在仿真軟件中連接各種實驗電路（2）調(diào)零單臂電路半橋電路全橋電路（3）在

23、各電路中每改變20歐姆的電路，記錄電路的輸出電壓單臂電路：半橋電路：全橋電路：（4）實驗結(jié)論：上述實驗結(jié)果證實了前邊關(guān)于各種電橋電路靈敏度的理論分析。3.2 應(yīng)變式傳感器的實驗研究實驗?zāi)康模海?）學(xué)習(xí)應(yīng)變式傳感器的工作原理 （2）了解全橋測量電路的有點 （3）了解應(yīng)變式直流全橋的應(yīng)用及電路標(biāo)定實驗裝置：應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０濉?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、15v電源、4v電源、萬用表。實驗步驟：（1）依據(jù)實驗原理圖連接實驗電路（2）改變托盤上砝碼的質(zhì)量記錄輸出電壓（3）記錄實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果單臂電橋?qū)嶒灁?shù)據(jù)半橋電路實驗數(shù)據(jù)：全橋電路實驗數(shù)據(jù)：（4）數(shù)據(jù)處理：單臂電路：半橋電路：全橋電路：（5）

24、實驗結(jié)論：從實驗數(shù)據(jù)的處理和分析可得全橋性能優(yōu)于半橋性能,半橋性能優(yōu)于單臂電橋性能,故我們設(shè)計傳感器時可根據(jù)測量對象的精度不同對之進行選擇,當(dāng)然良好性能的電橋需要與之相配套的差分放大整合回路,材料的要求也比較高,在具體的測量中要根據(jù)測量的精度要求選取合適的電橋.4 電子稱的設(shè)計與應(yīng)用4.1電子稱概述稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應(yīng)用與工農(nóng)業(yè)、科研、交通內(nèi)外貿(mào)易等各個領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子稱是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國際民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提

25、高。因此稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在全電子型和數(shù)字電子型。我國電子電氣的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達(dá)到國際水平，電子衡器制造技術(shù)和應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量想多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。電子稱屬于電子衡器的一種，它的發(fā)展也遵循這一趨勢。隨著時代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計算機的現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測量儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠(yuǎn)

26、距離、功能、精度及自動化水平等方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實驗和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。作為重量測量儀器，自能電子稱在各行各業(yè)開始顯現(xiàn)其測量準(zhǔn)確、測量速度快、易于實現(xiàn)測量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點，并開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量稱，成為測量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。4.2電子秤的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近幾年，國內(nèi)的電子稱重系統(tǒng)從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。電子稱重技術(shù)逐漸從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展，從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展，從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展。電子稱重系統(tǒng)制造技術(shù)及其應(yīng)用得到了新發(fā)展。在國際上，一些發(fā)達(dá)國家在電子稱重力一面，從技術(shù)水

27、平、品種和規(guī)模等方到了較高的水平。特別是在準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。目前，電子秤在稱量速度方面需要進一步的研究。在稱重傳感器方面，國外產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新，技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴大。電子秤產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)，從單純的稱重、計價到生產(chǎn)過程檢測系統(tǒng)的一個測量控制單元，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地擴大。根據(jù)近年來電子稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場的需求，電子衡器總的發(fā)展動向為：小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向于綜合性、組合性。小型化：體積小、高度低、重量輕，即小薄輕。

28、為使電子衡器的承載器達(dá)到小、薄、輕，開始采用重量輕且剛度大的空心波紋銅板和方形閉合截面的薄壁型材。 模塊化：電子衡器的承載器采用模塊式一體組合或分體組合，產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種模塊化組合不但提高了產(chǎn)品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。 智能化：與電子計算機組合或開發(fā)稱重用計算機，利用計算機的智能來增加稱重顯示控制的功能，使其在原有功能的基礎(chǔ)上增加判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。 集成化：對于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，可以實現(xiàn)承載器與稱重傳感器一體化或承載器、稱重傳感器與稱重顯示控制器一體化。綜合性：電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴大，它已滲透到一些學(xué)科和工

29、業(yè)自動控制領(lǐng)域。對某些商用電子計價秤而言，只具備稱重、計價、顯示、打印功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動化緊密結(jié)合，使稱重、計價、進庫、銷售管理一體化，實現(xiàn)管理自動化。這就要求電子計價秤能與電子計算機聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)組成一個完整的綜合控制系統(tǒng)。組合性：在工業(yè)生產(chǎn)過程或工藝流程中，不少稱重系統(tǒng)還應(yīng)具有可組合性，即：測量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)不定的程序進行修改和擴展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可使用不同的語言，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行通信。4.3電子秤的設(shè)計要求(1) 電子秤稱重范圍：010kg；重量誤差不大于0.1kg；(2) 液晶顯示

30、：所稱物體重量、輸入物品單價、金額；(3) 當(dāng)物品重量超過電子秤量程，即過載情況，具有超重報警功能。4.4電子稱工作原理電子秤的工作原理如下：當(dāng)物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出一個變化的模擬信號；該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出至單片機；單片機進行處理、運算后將結(jié)果送至顯示器進行顯示。圖2-1 系統(tǒng)工作原理4.5數(shù)字電子秤的基本組成電阻應(yīng)變式傳感器輸出信號三運放大電路放大信號顯示電路a/d轉(zhuǎn)換電路數(shù)字電子秤一般由以下5部分組成：傳感器、信號放大系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、顯示器、和量程切換系統(tǒng)。其原

31、理圖如圖所示。電子秤的測量過程實際是通過傳感器將被測物體的重量轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，放大系統(tǒng)把來自傳感器的微弱信號放大，放大后的電壓信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過顯示器顯示重量。（1）傳感器電子秤傳感器的測量電路通常使用橋式測量電路，它將應(yīng)變電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，這就是傳感器輸出的電信號。電橋電路有四個電阻，其中任何一個都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓u，另一個對角線為輸出電壓uo。其特點是：當(dāng)四個橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。圖（2） 全橋測量電橋圖（

32、其中v0輸出為02mv）激勵電壓: 9vdc12vdc ； 靈敏度: 20.1mv/v輸入阻抗: 40510 ； 輸出阻抗: 3503 極限過載范圍: 150% ； 安全過載范圍: 120%使用溫度范圍: -20+60（2） 三運放大電路在許多需要用a/d轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足a/d轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。 圖（3）三運放大電路結(jié)構(gòu)圖 為使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小，傳統(tǒng)上，設(shè)計秤重、測力、轉(zhuǎn)矩及壓力測量系統(tǒng)時，輸出的數(shù)據(jù)更精確廣泛采用全橋接電阻傳感器的方法。大多數(shù)橋接傳感器都要求較高的激勵電壓（通常為10 v），同時輸出較低的滿量程差動電壓，約為2 mv/v。傳感器的輸出通常由儀表放大器加以放大。（3）a/d轉(zhuǎn)換器 a/d轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流成與它成正比的數(shù)字