稱重傳感器的核心功能是將物體的重量（力學(xué)量）轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)，其工作原理基于應(yīng)變效應(yīng)和惠斯頓電橋的信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制。以下是具體的工作過(guò)程和原理拆解：
一、核心原理：應(yīng)變效應(yīng)
當(dāng)彈性體（如金屬梁）受到外力（重量）作用時(shí)，會(huì)發(fā)生微小的形變（拉伸或壓縮），其表面的應(yīng)變片會(huì)隨彈性體一起形變，導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化 —— 這一現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。
拉伸時(shí)：應(yīng)變片的金屬絲變長(zhǎng)、橫截面積變小，電阻增大；
壓縮時(shí)：應(yīng)變片的金屬絲變短、橫截面積變大，電阻減小。
這種電阻變化與彈性體的形變量（即所受重量）成正比例關(guān)系，是重量信號(hào)轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)。
二、關(guān)鍵組件：彈性體與應(yīng)變片
彈性體
通常由高強(qiáng)度合金鋼材（如 40CrNiMoA）制成，具有穩(wěn)定的力學(xué)特性（形變后能恢復(fù)原狀）。其形狀設(shè)計(jì)（如 S 型、懸臂梁、輪輻式等）需確保受力時(shí)產(chǎn)生均勻的形變，以便應(yīng)變片精準(zhǔn)感知重量。
應(yīng)變片
由金屬箔（如康銅、鎳鉻合金）通過(guò)光刻技術(shù)制成柵狀結(jié)構(gòu)，粘貼在彈性體的特定位置（通常是受力后形變最明顯的區(qū)域）。一個(gè)稱重傳感器通常會(huì)粘貼4 片應(yīng)變片，組成兩組（兩組分別承受拉伸和壓縮形變）。

三、信號(hào)轉(zhuǎn)換：惠斯頓電橋

4 片應(yīng)變片按特定方式連接成惠斯頓電橋電路，實(shí)現(xiàn)電阻變化到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，具體如下：
電路連接：4 片應(yīng)變片分為兩組，兩組分別串聯(lián)后再并聯(lián)（即相鄰兩片受力方向相反：兩片受拉、兩片受壓）。電橋的兩個(gè)對(duì)角接入穩(wěn)定的直流電源（激勵(lì)電壓，通常 5~10V），另外兩個(gè)對(duì)角為信號(hào)輸出端。
無(wú)載荷時(shí)：4 片應(yīng)變片電阻相等，電橋平衡，輸出電壓為0；
有載荷時(shí)：受拉的應(yīng)變片電阻增大（R+ΔR），受壓的應(yīng)變片電阻減小（R-ΔR），電橋失衡，輸出與重量成正比的微小電壓信號(hào)（通常毫伏級(jí)，如 1~3mV/V）。
四、完整工作流程
受力形變：物體的重量作用于傳感器的彈性體，使其產(chǎn)生微小形變；
電阻變化：彈性體表面的應(yīng)變片隨形變產(chǎn)生電阻變化（受拉電阻增大，受壓電阻減小）；
電橋失衡：惠斯頓電橋因電阻變化失去平衡，輸出與重量成正比的毫伏級(jí)電壓信號(hào)；
信號(hào)處理：傳感器輸出的微弱信號(hào)經(jīng)儀表或放大器放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換后，最終顯示為重量數(shù)值（如 kg、t）。
五、補(bǔ)充：不同類型傳感器的原理共性
無(wú)論稱重傳感器的結(jié)構(gòu)形式（如 S 型、柱式、懸臂梁式等）如何變化，其核心原理始終是：
重量→彈性體形變→應(yīng)變片電阻變化→電橋電壓信號(hào)→電信號(hào)輸出。
差異僅在于彈性體的受力方式和應(yīng)變片的粘貼位置，以適應(yīng)不同的稱重場(chǎng)景（如小量程高精度稱重、大噸位重載測(cè)量等）。
簡(jiǎn)言之，稱重傳感器通過(guò) “力學(xué)形變→電阻變化→電信號(hào)” 的三級(jí)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了重量的精準(zhǔn)測(cè)量，而應(yīng)變效應(yīng)和惠斯頓電橋是這一過(guò)程的核心機(jī)制。