称重传感器工作原理

天工仪器

称重传感器是一种将物体重量(力)转化为可测量电信号的装置，其核心原理是利用金属或半导体材料的 “应变效应”，通过检测材料受力后的微小形变，间接计算出物体的重量。
一、核心原理：应变效应
当导体或半导体材料受到外力作用时，其几何形状(长度、横截面积)会发生微小变化，同时其电阻值也会随之改变，这种现象称为应变效应。
例如：一根金属丝被拉长时，长度增加、横截面积减小，电阻会增大;被压缩时则相反，电阻减小。
称重传感器正是利用这一特性，将 “重量” 转化为 “电阻变化”，再通过电路处理为可读取的电信号。

二、基本结构与工作流程
称重传感器通常由弹性体、应变片、测量电路三部分组成，工作流程如下：
弹性体受力形变
弹性体是传感器的 “受力核心”，一般由高强度金属(如合金钢)制成，具有稳定的力学性能。当物体放在秤台上时，重量通过秤体传递到弹性体，使其产生微小的弹性形变(肉眼几乎不可见，通常仅微米级)。
应变片感知形变并转化为电阻变化
弹性体表面粘贴有多个应变片(由金属箔或半导体材料制成)，这些应变片随弹性体的形变一起拉伸或压缩，导致自身电阻发生变化。
为提高测量精度，应变片通常按 “全桥电路” 方式连接(4 片一组)，其中两片受拉、两片受压，使电阻变化相互叠加，增强信号。
测量电路将电阻变化转化为电信号
应变片组成的全桥电路接入稳定的电源(如直流电压)，电阻变化会导致电路输出的电压发生变化(通常为毫伏级微小信号)。
这一微小信号经传感器内部的放大电路、滤波电路处理后，转化为标准电信号(如 0-10V 电压或 4-20mA 电流)，最终传输到称重仪表或控制系统，计算并显示物体重量。

三、常见类型及特点
根据应变片材料不同，称重传感器可分为：
金属应变片式：应用最广泛，精度高、稳定性好，适用于工业称重(如地磅、台秤)、汽车衡等。
半导体应变片式：灵敏度更高(是金属应变片的 50-100 倍)，但受温度影响较大，多用于高精度、小量程测量(如实验室天平)。

四、应用场景
称重传感器广泛用于各种需要测量重量的场景，例如：
商用衡器：电子秤、地磅、吊秤;
工业设备：生产线上的物料称重、起重机超载保护;
汽车领域：车载称重系统、货车超载监测;
智能家居：体重秤、厨房秤等。
称重传感器的核心是通过 “力学形变→电阻变化→电信号” 的转化过程，实现对重量的精确测量，其精度和稳定性取决于弹性体的材质、应变片的工艺及电路设计。