機械式測力計與電阻應變式測力傳感器

機械式測力計與電阻應變式測力傳感器
    從所周知，測力與稱重傳感器與其它的力學量傳感器顯著的不同，它是直接安裝在整個載荷測量鏈中（圖1），所以傳感器的強度和剛度必須滿足系統的整體要求，才能保證系統的安全和測量精度。為此，通常測量力或重量的傳感器與其它類型的傳感器相比，其體積和重量都比較大。在電阻應變式測力傳感器出現以前，在工程結構試驗和材料試驗機的測力計機構中，都是采用各種機械式測力計（如圖2、3）。當電阻絲式應變片發明以后，當時的負荷傳感器的結構比較簡單，常用的圓環式或圓棒式，在其變形比較大的部位粘貼4片（或8片）應變片，組成惠斯頓電橋（圖4），傳感器的連線遵循了美國西部地區應變計委員會(Western regional strain gage committee)確定的布線規則（于1960年5月修訂），該連線規則如圖5所示。測力與稱重傳感器的軸是根據右手正交坐標系進行定義。符號“+”表明在力方向上可產生一個“+”信號電壓，通常定義為張力。根據圖6坐標系的定義，測力與稱重傳感器的主旋轉軸或徑對稱軸為Z軸。
當時的測力傳感器一般采用石蠟或蜂蠟涂封防潮，人們常把其稱為測力環或測力棒（如圖7所示）。載荷的測量儀器一般采用靜態電阻應變儀（如圖8所示）。因而，當時的載荷測量精度比較低，一般在5%-10%以內。
    五十年代中期箔式應變片的出現，應用箔式應變片的負荷傳感器的測量精度有了明顯的提高，基于當時的條件，一般精度在0.1%左右。在此期間，人們也逐漸開始探索把電阻應變式負荷傳感器用于衡器與自動稱量領域。