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基于應(yīng)變片的力傳感器帶有一個所謂的 彈性體 或者 承載體，測量的力加載在其上面。

彈性體產(chǎn)生變形，并在其表面產(chǎn)生應(yīng)變。彈性體的作用是盡可能線性并高重復(fù)性地轉(zhuǎn)換力為應(yīng)變。

許多力傳感器的特性由材料和彈性體的結(jié)構(gòu)來決定。

傳感器的實際測量部件是 應(yīng)變片(SG), 其包括一個絕緣層, 通常稱基底，測量柵絲附在其上面。然后

應(yīng)變片被粘合到彈性體的合適的點上。一般來說，會采用4個應(yīng)變片，兩個被拉伸，另外兩個被壓縮。

四個應(yīng)變片被組成一個惠斯通電橋。如下圖所示，惠斯通電橋需要通過一個激勵電壓來進行測量。

當(dāng)四個電阻不同時，也就是當(dāng)應(yīng)變片的由應(yīng)變產(chǎn)生的電阻變化時，將產(chǎn)生一個輸出電壓。

基于應(yīng)變片的力傳感器的工作原理，采用扭環(huán)式傳感器(型號: C18)

輸出信號 取決于應(yīng)變片的電阻變化，直接反應(yīng)作用力的大小。

應(yīng)變測量原理的優(yōu)勢

這種原理久經(jīng)驗證，并且有多種優(yōu)勢，*重要的如下:

• 如果應(yīng)變電阻在同一方向，變化相同成都，電壓不會產(chǎn)生變化。這意味著很多寄生負(fù)載例如，

• 溫度對零點的影響，側(cè)向力影響等都可以進行補償(見下圖)

• 測量原理能夠使力傳感器具有非常高的精度，并且成本低。

• 力傳感器的額定量程由彈性體的硬度決定。HBM 傳感器的額定量程從10 N 到 5 MN.

第一點非常重要，這意味著使用惠斯通電橋可以補償很多不必要的影響。溫度對零點的影響 (TKZero)

可以補償?shù)椒浅８叩乃健＜词箿囟茸兓?，也不會有明顯的應(yīng)變產(chǎn)生。

圖 1: 溫度對應(yīng)變片的輸出信號影響

補償

溫度將會使4個應(yīng)變片的應(yīng)變信號（電阻）在相同方向和程度變化。因為兩個正向應(yīng)變和兩個負(fù)

向應(yīng)變被列入等式，因此溫度將不會產(chǎn)生輸出信號。

剩下微小的殘余誤差可以通過連接到惠斯通電橋上特殊的鎳金屬來進行修正。

另外，應(yīng)變片需要進行溫度對靈敏度的補償(TCS)。等溫度變化時，材料的 E 模量 將會降低，

導(dǎo)致產(chǎn)生應(yīng)變。另外，應(yīng)變片的靈敏度依賴于溫度。在高溫狀況下電阻的補償將產(chǎn)生更大的壓降。

這將降低惠斯通電橋的輸出信號。

在負(fù)載狀態(tài)下，線性誤差 也將產(chǎn)生變化。這可以通過對彈性體材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及選擇精確

的測量點來完成。

圖 2 列出了補償方法的總結(jié)。除了以上描述的 TKzero 和 TCS，也可以通過調(diào)整對線性和靈敏度

進行補償。

圖 2: TKzero 和 TCS 補償，以及對靈敏度和線性進行調(diào)整。

應(yīng)變技術(shù)也可對機械影響進行補償，例如彎矩和側(cè)向力。