柱式荷重传感器作为应变式力传感器的经典构型,以圆柱形弹性体为核心特征,凭借抗过载能力强、结构紧凑、测量稳定等优势,在工业称重、力值监测、设备控制等领域实现广泛应用。其技术原理源于金属应变效应的精准转化,而应用场景则覆盖从微型测试到万吨级重载的全量程需求。本文将剥离具体品牌属性,从通用原理、核心技术特性,构建柱式荷重传感器的完整知识框架。
承受压力时,弹性体长度微缩、横截面积微增;
承受拉力时,弹性体长度微伸、横截面积微减;
形变程度通常控制在微米级,确保外力消失后完全恢复原状,无永久形变风险。
2 片沿弹性体轴向贴附(主应变片):直接感知轴向形变,拉伸时电阻增大,压缩时电阻减小;
2 片沿弹性体横向贴附(补偿应变片):利用泊松效应感知横向形变,电阻变化方向与轴向相反。
平衡状态:无外力作用时,4 片应变片电阻值相等(R1=R2=R3=R4),电桥平衡,输出电压为 0;
失衡状态:外力作用导致应变片电阻变化,电桥失衡,输出与力值成正比的毫伏级电压信号(灵敏度通常为 1.0~2.0mV/V);
信号优化:为抵消环境干扰与工艺误差,电路中会集成补偿模块 —— 通过热敏电阻修正温度误差(补偿范围通常为 - 40℃~80℃),通过精密电阻修正零点漂移,使综合测量精度可达 ±0.05% FS~±0.1% FS。
结构优化:采用中空筒式弹性体,使载荷无论作用于端面中心还是边缘,均能通过筒壁传递为均匀轴向应力;
配件适配:底部集成球形支座或调心垫,自动调节受力角度,抵消安装偏差带来的侧向力干扰。
防护等级:常规产品达 IP67(防尘防水),潮湿、多粉尘场景可选用 IP68(完全防水)甚至 IP69K(高压喷淋防护);
材质适配:腐蚀环境(如化工储罐称重)选用 316L 不锈钢,高温环境(如冶金炉料称重)选用耐高温合金;
电路屏蔽:信号线缆采用屏蔽层设计,过滤电磁噪声,确保在变频设备、焊接机等强电磁环境中稳定输出。
低速场景(如静态称重):100Hz 以下即可满足需求;
高速场景(如汽车压装、电池极耳焊接):需 500Hz 以上频率才能捕捉毫秒级力值波动;
在手机电池 200 公斤荷重测试中,传感器需在变形量 0.05 毫米以下的微小形变中实现精准测量,动态响应与灵敏度的平衡尤为关键。
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