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?R???(1?2?)??将式(2-2)代入式(2-1)，得 R ? 电阻的相对变化对应于应变的灵敏度系数定义为 ?RRk? 所以金属丝的灵敏度系数为 k ? 1 ? 2 ? ? ? ? /? ?? 3.2 电阻应变片的特性
电阻应变片有金属应变片和半导体应变片两种。传统的金属应变片又分为丝式和箔式两种。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。半导体应变片的灵敏度系数一般高于金属应变片，但稳定性不如金属应变片。
金属应变片对电阻丝材料有较高的要求，一般要求灵敏度系数大，电阻温系数小，具有优良的机械加工和焊接性能等，康铜是目前应用最广泛的应变丝材料。根据应变片应变测试方向的不同，应变片有多种结构形式，主要有正向、切向、45°方向、圆周方向等形式的应变片。
应变片是用粘结剂粘贴到被测件上的，这就要求粘结剂形成的胶层必须准确迅速地将被测件的应变传递到敏感栅上。选择粘结剂时必须考虑应变片和被测件的材料性能，要求粘接力强，粘结后机械性能可靠，电绝缘性良好，蠕变和滞后小，耐湿，耐油，耐老化等。常用的粘结剂类型有硝化纤维素型、氰基丙稀酸型、聚酯树脂型、环氧树脂型和酚醛树脂型等。
应变片的阻值通常在一百欧姆到几千欧姆之间，金属应变片阻值较小，半导体应变片阻值较大。应变片通常要求有较高的绝缘电阻，一般在50~100 MΩ以上。
应变片的最大工作电流是指应变片允许通过敏感栅而不影响其工作特性的最大电流。工作电流大，输出信号也大，灵敏度就高。但工作电流过大会使应变片发热，使灵敏度系数产生变化，零漂及蠕变增加，甚至烧毁应变片。工作电流的选取要根据试件的导热性能、工作环境温度及敏感栅形状和尺寸来决定。通常直流静态测量时取25mA左右，交流或间隙测量时可适当取高
3.3 电阻应变式传感器的测量电路
交流电桥
当电桥的供桥电压为交流电压时，电桥的转换电路为交流电桥。与直流电桥比，交流电桥双向供电，有利于消除零漂。所以，实用的电桥转换电路多为交流电桥。
?U以半桥为例，图示为半桥交流电桥的接法， 为交流电压源，由于供桥电源
为交流电源，引线分布电容使得二桥臂应变片呈现复阻抗特性，即相当于两只应变片上各并联了一个电容，电容C1的阻抗是1/(jωC1)，电容C2的阻抗是1/(jωC2)，C1与R1并联，C2与R2并联，如图所示。由并联阻抗的计算公式知，每一桥臂上的复阻抗分别为
Z2?R21?j?R2C2
Z3=R3
Z4=R4
与直流电桥一样，交流电桥的平衡条件为
Z1Z4=Z2Z3
即满足
?R1R3?R?R4?2??R1C2???R2C1o
?不为零，所?交流电桥中，式(2-34)满足时，输出 U为零；不满足时，输出Uo以，交流电桥的调零需要同时调节R和C两个参数。图所示是交流电桥的平衡调节电路，需要同时调节Rc和Rr，才可补偿电桥阻抗的不平衡。
图 2-9 交流电桥的调零
对于图所示的半桥交流电桥，设Z1和Z2是大小相同、变化方向相反的两个阻抗，且有
Z1=Z0+ΔZ Z2=Z0-ΔZ
由于Z3=Z4=Z0，因此电桥输出为
?1??ZZ??ZZ???? ?? 0 ? 0 ? U ? U ? Uo?Z??Z?Z??ZZ?Z?2Z0000??0 如果是全桥交流电桥，也可用类似的方法求得输出，此时的电压灵敏
度比半桥交流电桥大一倍。
3.4 差动放大电路
目前的电子称重装置大都使用电阻应变桥式传感器,其核心是由电阻应变计(应变片)构成的电桥电路,这类传感器具有成本低、精度高且温度稳定性好的特点。但其检测原理决定该类传感器输出电压低,要经过差分放大电路放大数百倍才能用于A/D转换。一般说来，传感器输出的电压值都非常小，基本上都是毫伏级甚至微伏级。在设计高精度电子秤时，需要外部放大电路来获得足够的增益。
仪表仪器放大器的选择
仪表仪器放大器的选型很多，我们这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器，就是典型的差动放大器。它只需高精度OP07和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统中。
OP07参数：
⑴ 低的输入噪声电压幅度—0.35 μVP-P (0.1Hz ～ 10Hz) ⑵ 极低的输入失调电压—10 μV
⑶ 极低的输入失调电压温漂—0.2 μV/ ℃ ⑷ 具有长期的稳定性—0.2 μV/MO ⑸ 低的输入偏置电流—± 1nA ⑹ 高的共模抑制比—126dB ⑺ 宽的共模输入电压范围—±14V ⑻ 宽的电源电压范围—± 3V ～± 22V
OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
芯片封装如下图：
8 Offset Null2 Offset Null 1 Inverting Input 2 Non-inverting Inpute 3 Vcc- 4 — + 7 Vcc+ 6 Output 5 N.C. OP07芯片引脚功能说明：1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接地，5空脚 6为输出，7接电源+ 。
所用芯片：
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
3.5 A/D转换
在实际的测量和控制系统中检测到的常是时间、数值都连续变化的物理量，这种连续变化的物理量称之为模拟量，与此对应的电信号是模拟电信号。模拟量要输入到单片机中进行处理，首先要经过模拟量到数字量的转换，单片机才能接收、处理。实现模/数转换的部件称A/D转换器或ADC。随着大规模集成电路技术的飞速发展和电子计算机技术在工程领域的广泛应用，为满足各种不同的检测及控制任务的需要，大量结构不同、性能各异的A/D转换电路不断产生。
常用的几种A/D类型：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。本项目选用双积分型A/D转换器。它是由积分器，比较器，逻辑控制电路，闸门电路，计数器及时钟脉冲源等电路组成。其原理图：