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本文作者根據(jù)自己多年從事自動(dòng)化技術(shù)研究的經(jīng)驗(yàn)，文章詳細(xì)論述了現(xiàn)代汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)、理論基礎(chǔ)、工作原理、構(gòu)造以及在實(shí)際工作中的應(yīng)用，使我們對(duì)其有一個(gè)較系統(tǒng)的了解。
汽車(chē)衡是許多地方、許多行業(yè)都要用到的稱(chēng)重系統(tǒng)，有其不可替代的重要作用，其基本構(gòu)造主要包括稱(chēng)體、秤重傳感器、顯示儀表及稱(chēng)重軟件。
這里主要介紹一下汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)中的稱(chēng)重傳感器技術(shù)。它是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它是以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種量值的測(cè)量裝置，即感受被測(cè)信息并傳送出去。傳感器分類(lèi)較多、用途較廣，而稱(chēng)重系統(tǒng)中測(cè)量的是稱(chēng)重物體產(chǎn)生的壓力信號(hào)，故適用于電阻應(yīng)變式傳感器，實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重物體的重量（也就是壓力非電量）與電阻信號(hào)（電量）的轉(zhuǎn)換。傳感器的敏感元件感受到壓力信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、輸出電路轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)輸出給顯示儀表和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即可顯示出稱(chēng)量值，并打印磅單，還可由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器的原理（理論基礎(chǔ)）就是電阻應(yīng)變效應(yīng)。此效應(yīng)是金屬導(dǎo)體（壓力傳感器所用材質(zhì)）所獨(dú)具的特性。金屬導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形（伸長(zhǎng)或縮短）的大小發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。是應(yīng)變式傳感器的工作基礎(chǔ)。
下面具體介紹電阻應(yīng)變效應(yīng)：根據(jù)物理學(xué)知識(shí)知道，金屬導(dǎo)體的電阻與其長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)
R=ρl/S(1)
ρ為電阻系數(shù)，不同的金屬其值不同。
L為電阻絲的長(zhǎng)度。
S為電阻絲的橫截面積。
當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端受力F作用時(shí)，長(zhǎng)度l變化（伸長(zhǎng)或縮短）dl，相應(yīng)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(duì)數(shù)并作微分運(yùn)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(dǎo)體截面半徑
所以 ds=d(πr2)==>ds/s=dπ/π+2dr/r
==>ds/s=2dr/r（3）
π為常數(shù)，其微分為零
由材料力學(xué)知：
dr/r=-μdl/l=-με（4）
(公式)μ為泊松比ε=dl/l ε即為電阻絲的軸向的相對(duì)變化，即應(yīng)變。
它是金屬絲電阻的變化值與金屬絲的長(zhǎng)度變化值的比值，稱(chēng)為金屬絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)。
由此可知在機(jī)械力作用下金屬絲的電阻相對(duì)變化值與受力后金屬絲幾何尺寸變化有關(guān)，近似為線(xiàn)性，（還與受力后電阻絲的電阻系數(shù)變化值有關(guān)）。這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)機(jī)理。但這種線(xiàn)性關(guān)系只能在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)才能保持，當(dāng)應(yīng)變值超出一定的限值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)非線(xiàn)性。結(jié)論，經(jīng)過(guò)應(yīng)變式電阻荷重傳感器可把稱(chēng)重物體的機(jī)械壓力產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)化。
經(jīng)過(guò)電阻應(yīng)變效應(yīng)后，把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)化成電阻的變化信號(hào)，但由于應(yīng)變量及其應(yīng)變電阻變化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，因此，需采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變產(chǎn)生的ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，通常采用電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)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(yīng)變電阻，由機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生的變化為ΔR1,RL為輸出端的負(fù)載電阻。流經(jīng)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(guān)系。當(dāng)應(yīng)變電阻R1產(chǎn)生ΔR1的變化時(shí)，輸出電壓：
由于實(shí)際應(yīng)用中負(fù)載電阻RL遠(yuǎn)大于R1,R2,R3,R4,所以上式分母中的(R1+ΔR1)R2(R3+R4)和R3R4(R1+ΔR1+R2)相對(duì)于應(yīng)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(guān)，當(dāng)電橋平衡時(shí)，即橋臂比為1時(shí)，電橋靈敏度為輸入電壓的1/4。所以只要改變輸入電壓，則靈敏度也隨之改變，而其他量值的改變并不會(huì)改變電橋的靈敏度。
以上是對(duì)電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理的介紹，正是基于電阻應(yīng)變式傳感器的電阻應(yīng)變效應(yīng)，決定了它適于測(cè)量由機(jī)械力作用而產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)。而在汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)中要測(cè)量的恰好是由稱(chēng)重物體經(jīng)過(guò)汽車(chē)衡時(shí)由物體的重量作用于稱(chēng)板上而產(chǎn)生的變形。故比較適合選用電阻應(yīng)變式傳感器。由稱(chēng)重物體（機(jī)械力信號(hào)）擠壓稱(chēng)體使傳感器產(chǎn)生向下的變形，而這一變形就產(chǎn)生了電阻變化，即由機(jī)械力非電量的變化轉(zhuǎn)化為電量的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的變化送到測(cè)量?jī)x表上，根據(jù)測(cè)量?jī)x表的顯示數(shù)據(jù)，我們就可以獲得稱(chēng)重物體的重量。
以下介紹在稱(chēng)重系統(tǒng)中傳感器的選購(gòu)，基于以上的原理介紹，并結(jié)合實(shí)際情況，在實(shí)際的汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及環(huán)境要求等綜合因素，首先要根據(jù)工作實(shí)際中經(jīng)常要稱(chēng)重物體的重量范圍來(lái)確定所要設(shè)計(jì)的稱(chēng)重系統(tǒng)的最大量程，另外還要考慮到符合現(xiàn)代化大型運(yùn)輸車(chē)的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)稱(chēng)板的長(zhǎng)度，繼而決定用幾個(gè)傳感器。比如，一個(gè)100噸的汽車(chē)衡，一般用6～8個(gè)傳感器，再根據(jù)稱(chēng)重量程以及所用傳感器數(shù)量，決定每個(gè)傳感器的量程，一般是根據(jù)這樣一個(gè)原則：所設(shè)計(jì)的稱(chēng)重系統(tǒng)的最大量程應(yīng)在所選各個(gè)傳感器的量程之和的三分之一到三分之二之間，所以此稱(chēng)重系統(tǒng)所用傳感器的量程大小應(yīng)為2*100/6 到3*100/6之間，大約35噸到50噸之間，另外考慮稱(chēng)重過(guò)程中偶然性的稱(chēng)重物體的重量超過(guò)汽車(chē)衡的量程時(shí)，不至于損壞傳感器，所以可采用40噸以上或50噸的傳感器。選購(gòu)好傳感器后，就要進(jìn)行放置連接，一般是根據(jù)稱(chēng)板長(zhǎng)度將幾個(gè)傳感器均勻、等距地放在四個(gè)角和兩個(gè)長(zhǎng)邊上,每個(gè)傳感器一般有電源正（EX+）,電源負(fù)(EX-),感應(yīng)正(SN+),感應(yīng)負(fù)(SN-),信號(hào)正(SIG+),信號(hào)負(fù)(SIG-)和屏蔽線(xiàn)等七條線(xiàn)，把傳感器的引出線(xiàn)都引到接線(xiàn)板上，對(duì)應(yīng)地接好，且對(duì)應(yīng)每一個(gè)傳感器有一個(gè)可調(diào)電位器，用來(lái)微調(diào)每個(gè)傳感器的輸出電流信號(hào)。以使幾個(gè)傳感器在空稱(chēng)時(shí)達(dá)到各點(diǎn)平衡，保證稱(chēng)重的精確度，另外有一組線(xiàn)引出接線(xiàn)板到稱(chēng)重儀表上，不同的儀表與傳感器的接線(xiàn)方法不盡相同，所以其接線(xiàn)方法在這里就不詳盡敘述。
以上是本人基于稱(chēng)重系統(tǒng)中的傳感器的工作原理并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)所作的一些探討，愿與大家共享，希望能有所幫助，其中可能會(huì)有一些不足或不太完善的地方，也希望大家能給予指正。 

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