电桥输出电压与液体重量正比关系 (3-74)

电桥输出电压与液体重量正比关系 (3-74)

定义

电桥输出电压与液体重量正比关系指，在电阻式液体重量传感器中，当采用适当桥路（如全桥差动电路）时，输出电压 $U_o$ 与液体重量 $W$ 呈线性正比：$U_o=S·W$，其中 $S$ 为灵敏度常数。

作用

该关系实现了重量（力学量）到电压（电学量）的线性转换，便于后续放大、滤波、A/D 转换及数字显示，是称重和液位测量的理论基础。

工程理解

传感器通常由弹性体（如悬臂梁或双梁）和粘贴其上的应变片构成。液体重量使弹性体产生应变 $\epsilon$，由胡克定律 $\epsilon =\frac{W}{E·A}$（$E$ 为弹性模量，$A$ 为截面积）。应变片电阻变化率 $\frac{\Delta R}{R}=K·\epsilon$，$K$ 为应变灵敏系数。将应变片接成全桥电路时，输出电压 $U_o=\frac{\Delta R}{R}·U_i$（$U_i$ 为桥压）。代入得 $U_o=K·\frac{W}{E·A}·U_i$，即 $U_o$ 与 $W$ 成正比。实际设计中需考虑温度补偿、电桥初始平衡及非线性修正。