电阻式液体重量传感器

结构与工作过程

电阻式液体重量传感器用于测量容器内液体的重量（在已知液体密度时也可测量液位高度）。其基本结构为插入式：下端是感压膜，用于感受液体的压力；上端安装传压杆（核心为电阻应变敏感元件或压阻式压力传感器）；两者之间由连接，把感压膜受到的压力传递到上端的微压转换元件。当容器中液体增多时，感压膜感受到的压力增大，经传压杆传到微压元件，使其电阻发生变化。

电桥输出关系

将传感器接入电桥的一个桥臂，则电桥输出电压为

式中 $S$ 为传感器的传输系数，$\rho$ 为液体密度，$g$ 为重力加速度，$h$ 为位于感压膜上的液体高度。

$h\rho g$ 表征感压膜上方液体的压强，也对应感压膜上方液体的重量。对于等截面积的柱形容器，有

式中 $Q$ 为容器内感压膜上方液体的重量，$A$ 为柱形容器的截面积。

由以上两式可得容器内感压膜上方液体重量与电桥输出电压的关系：

该式表明：电桥输出电压与柱形容器内感压膜上方液体的重量成正比。因此在已知液体密度的条件下，这种方式还可以实现容器内液位高度的测量。

双桥输出结构

课件给出的接线原理采用双电桥差分结构：上电桥由电阻 $R_1,R_2,R_3,R_4$ 及 $R_t,R_0$ 组成，电源为 $U_1$，负载为 $R_L$；下电桥由电阻 $R_1^{\mathrm{\prime }},R_2^{\mathrm{\prime }},R_3^{\mathrm{\prime }},R_4^{\mathrm{\prime }}$ 及 $R_t^{\mathrm{\prime }},R_0^{\mathrm{\prime }}$ 组成，电源为 $U_2$，负载为 $R_L^{\mathrm{\prime }}$。两个电桥的输出端共同构成最终输出电压 $U_o$。

压阻探头与背压管参考

另一种实现方式采用压阻式压力传感器：装置由支架、压阻式压力传感器及组成，传感器位于容器底部，背压管通向液面上方，以液面上方压力作为参考。图中标注液位高度 $H$、传感器上方液柱高度 $h_1$ 及基准高度 $h_0$，并有

即液位高度由基准高度与由压力 $P_1$ 换算出的液柱高度之和确定。