佳（jiā）木斯市質（zhì）量技術監督檢驗檢測中心 劉立生

　　在生產實踐和科學實驗中，我們經（jīng）常會遇到各種物理量，化學量的非（fēi）電量（liàng）測量，粗略地來分，一類是電學量，如電阻、-電（diàn）流、電壓的大小（xiǎo）等，另一類（lèi）則是非（fēi）電量，如長度、溫度、酸堿度、力、顏色等，隨著電（diàn）子技術的發展，人們開始致力於把生產，科研等過程中的各種非電量，轉換成電（diàn）量來測量的專門技術的研究。因為電量很容易進行處理，傳輸和控製，而且測量精度高，因此各種各樣的轉換器件（jiàn）也就應運而生了。轉換器（qì）也叫做傳感器，通過它能夠獲得（dé）客（kè）觀世界的（de）種信息。

　　這裏，把測力稱重的一種電（diàn）阻應變式傳感器作為例子，來說明非（fēi）電（diàn）量（這裏指的是力或質（zhì）量）轉換成電量（這裏指的（de）是電壓量）測量的技術（shù）以及它的部分應用（yòng）。

應變片（piàn）和傳感器（qì）

　　我們知道，電阻材料的阻值大小，與該材料的種類和形狀（zhuàng）有關（guān）。同種、同等長度的（de）電阻材料，其電（diàn）阻值與材料的截麵積成反比。所以我們將一根電阻（zǔ）絲拉長時，其（qí）電（diàn）阻就會變大，反之就（jiù）會變小。利用這個特（tè）性，將一根康銅材（cái）料的電阻絲（或箔）在一（yī）個絕緣的基底上做成一定的形狀，就成為絲式（箔式）電阻應變片了。將這種指甲大小的片，貼到一個特製的有彈性（xìng）的物體上，當彈性體在外（wài）力作用下產生變形（xíng）時，貼了應（yīng）變片的地方當然也有變形（xíng），這種變化能傳到電阻絲上，如果絲受到拉（lā）伸，其電阻值就變大，反（fǎn）之就變（biàn）小。雖然這種彈性（xìng）體的變化的相對量是以百萬分之一（yī）為單位來測量的（de），但是隻需（xū）將這（zhè）些應（yīng）變片按一定規律組成一個惠斯登電橋，我們就容易獲得一個足夠大的輸出電壓信號，一般有幾個到幾十（shí）個毫伏電壓，將加在彈性體上的（de）外力與電橋的輸出電壓對應起來，就（jiù）可以正確地（dì）將力轉換成電壓量來進行測量了，這種基於（yú）某些物體形變引起電阻值改變原理（lǐ）構成（chéng）的應變（biàn）片彈性體是最簡單（dān）的傳感器。

　　但是，這（zhè）種簡單的傳（chuán）感器還有不少缺點。比如（rú）說，在溫度變化時，傳感器上各應變（biàn）電阻值的變化量不（bú）盡相同。這種（zhǒng）微小的差異引起了傳感器（qì）在沒有（yǒu）外（wài）力作用（yòng）時，也會有一個微小的電壓輸出。這就（jiù）是無（wú）載荷時的（de）溫度漂移。為了使這（zhè）種漂移減小。就要用溫度係數較大的銅絲或鎳絲等來進行電學性能上的溫度補償工作。

　　我們都知道（dào），溫度升（shēng）高時，金屬材料（liào）會變輕。在常溫下，表現為溫度每升高1℃。合金材料的（de）彈性模數（shù）會降（jiàng）低0.027%左右。因此（cǐ），在（zài）彈性體上加同樣大小的外力，在較高溫度下變化較大，從而（ér）應變（biàn）電阻值的變化也較（jiào）大。這時傳感器輸出電壓（yā）也就變大，反之，就變小。這就（jiù）要求我（wǒ）們也（yě）用電阻溫度係數較大的材料來補償這種溫度帶來的誤差。這種工作通常叫做（zuò）靈敏度的（de）溫度補償或彈性模數的溫度補償，現在則逐漸被人稱（chēng）為傳感（gǎn）器係數的溫度補償（cháng）。在傳（chuán）感器製作過程（chéng）中，有不可避免的（de）加工誤差等。應變片（piàn）也有阻值的差異，所以做（zuò）成（chéng）的傳（chuán）感器，在沒（méi）有外力作用時，也會有一（yī）個輸出電壓（yā）。而（ér）在（zài）受相同（tóng）外力時，相同形式的傳感器（qì），其輸出電壓也不相同。因此還要對這種（zhǒng）差（chà）異進行補償。為了（le）應用（yòng）的需要，各電橋的（de）輸出和輸入阻抗還應一致，也需對此做一些（xiē）調整工作（zuò）。經過（guò）這種補償和調整後的一個好的傳（chuán）感器，用來把（bǎ）它所受的力轉（zhuǎn）換為電壓來測量時（shí）。其精確度可達±0.1%以上，是（shì）一種理想的轉換器。

電子秤

　　我們自然會想到，這種傳感器放在秤台下麵。將被秤重物的質量與傳感器受壓後的輸出電壓對應起來，就成一台（tái）電（diàn）子秤了。

　　電子秤是一種（zhǒng）理想的質量---電壓轉換器。用現在國內生產的高精（jīng）度傳感器，可以做出相對誤差小於±0.1%的各類靜態電（diàn）子秤。如（rú）可以做成配（pèi）料用的料鬥秤，用於載重汽車載貨量計量（liàng）的汽車衡，用測量重量來代替計件數的計件秤。各種平台秤等（děng）。由於這種轉換極快，還可以（yǐ）用傳感（gǎn）器來製（zhì）成各種動態秤。如裝在鐵軌下對慢（màn）速行進中貨車計量的電子軌道（dào）衡，對皮帶運輸機運送的物（wù）料進行計量的電子皮帶秤。還有（yǒu）在（zài）吊裝貨物時計量的電子吊鉤秤等。電子秤的應用。可以提高勞動生產力（lì）。降低生產成本，減少物資損耗，減輕（qīng）勞動強度，改善勞（láo）動條件，對（duì）節約能源起到良好（hǎo）作用（yòng）。

　　當然，傳感器還可（kě）用來測力，如測量火箭的推（tuī）力（lì），還可做成特製的鞋，來測（cè）量我們（men）走路時用力情況，也有用來做成特殊的手套。來幫（bāng）助病人恢複部分手的功能。還可用來正確（què）地測量（liàng）接骨時的對接力等。廣泛應用於生物力學測試。

　　非電（diàn）量的電測量，是一（yī）門獲得廣泛應用的測量（liàng）技術，應用適（shì）當，就會（huì）象萬花筒一（yī）樣，放射出奇導美妙的（de）光彩。