“天平上的灰尘”

最近，电子工业失去了一些伟人。一首20世纪的歌曲，“风中的尘埃”，哀叹着纪念英雄和伟人的困难。“他们都是风中的尘埃。”然而，我们的社会情感使我们渴望记住和尊重他们的成就。因此，它们可能只是风中的尘埃，但对于同行的工程师来说，它们远不止于此。

灰尘在这里是一个有趣的比喻。在测量方面，一粒灰尘通常被认为是“什么都没有”。(2)从逻辑上讲，我们必须在我们正在称重或校准的物品的大小与测量误差的重要性之间取得平衡。称一粒尘埃的重量与称一辆大卡车、一种化学物质或一个分子的重量大不相同。简而言之，称重是针对具体应用的。

现行法律法规要求比例尺诚实、宽容、准确。因此，我们的重点是诚实的秤。最常用的称重元件是应变片。应变计在必须测量应力和压力及其影响的多种应用中也很有用。诚实的电子秤是多种多样的，可以提供每个应用程序所需的分辨率和精度。

应变计在重量测量中的多功能作用

最常用的重量测量元件是应变片。应变计也可用于监测应力在几乎任何设备或结构;用于建筑抗震改进;管理桥梁上交通拥堵的影响;并用于预测飞机的结构修复和故障预防。压力测量，无论是大气，液体，气体，或蒸汽也可以执行应变片。两种最常见的应变片类型是金属箔型和基于半导体的变阻传感器。压阻式换能器比金属箔型换能器更敏感，线性度更好，但在处理初始电压和温度依赖性时需要特别注意。

应变计测量施加的力发生变化时阻力的变化。然后应变计将压力或应力转换成电信号。测压元件是一个或多个应变计，即包装在方便容器中的有源电阻元件。在秤或测量系统内部，应变片通常以惠斯通电桥结构连接，以产生差分输出电压。1843年查尔斯·惠斯通发明了平衡桥，1856年威廉·汤姆森(1892年后被称为开尔文勋爵)对其进行了扩展。然而，使应变计实用的巨大改进是放大器的发明，它可以增加机械应力引起的电压的微小变化。

已故的卡尔·霍夫曼把他30年的知识写在一本写得很好的书里，“使用应变计测量的介绍”。(4)这本书有250多页，详细介绍了应变计信息。涵盖的主题包括应变片类型、选择标准、环境影响、安装材料、惠斯通电桥电路、校准、多线电路、胡克定律和测量精度。

今天，惠斯通桥无处不在，有多种形式，每种形式都有优点和缺点。我们没有篇幅来审查这个问题的所有方面。相反，我们将只指出在其他申请说明中已经涵盖的相关信息。“电阻电桥基础知识:第一部分和第二部分”(5,6)的链接涵盖了惠斯通电桥及其变体。传感器接口、放大器和滤波器参考如下。(7至12)关于开尔文力感测和保护的教程包含在MAX4554数据表中，例如3-，5-，8-和12线感测，保护和开关。

总结

当我们称一辆卡车的重量时，一粒灰尘是小的，当我们称一个分子的重量时，它是大的——它确实是特定应用的。电子产品种类繁多，可以提供每个应用所需的分辨率和精度。

附录:有关比例尺诚实、公差和准确性的法律法规

从最早的社会化部落开始，精确的尺度就需要认真考虑。人与人之间的贸易可能导致了第一个规定准确和公正尺度的规则和法律。不诚实的人可以通过使用不准确的重量来欺骗性地操纵秤。他们可以通过使用一组权重用于买入，另一组用于卖出来增加欺骗。在早期的圣经时代，这种做法受到犹太人的谴责。(13)“作弊”的天平也可以通过使臂长不相等来操纵或使其不准确;它们可以通过使光束更粗更重或使臂相对较短来降低灵敏度。

我们的英语单词pecuniary来自拉丁语词根pecus，意思是牛。(14)牛很可能是罗马人的第一种物物交换货币，就像今天世界上许多地方的牛一样。《圣经》(15)提到，在公元前18世纪的严重饥荒期间，埃及和迦南采用了物物交换，即交换牲畜和货物作为报酬。

在公元前1780年(即巴比伦时代)的《汉谟拉比法典》(Code of Hammurabi, 16)中，“许多不道德的行为，如使用假砝码、撒谎……都受到严厉谴责……因为这些行为很可能将违者置于‘上帝之手’而不是‘国王之手’。”

Mc Clintock和Strong Cyclopaedia在讨论出埃及记3:13“圣所的舍客勒”时写道:“在这里，舍客勒显然是一种砝码，是一种特殊的系统，祭司们可能保存着它的标准例子。”

1799年3月2日，约翰·亚当斯总统签署了第一部美国联邦度量衡法。联邦机构，国家标准协会;美国国家标准局(NIST)成立于1901年。全国所有的称重和测量标准都可以追溯到这个机构。1911年，加利福尼亚州通过立法，成立了县度量衡局。美国政府的等级按降序排列通常是联邦、州、县和市。

我们将引用硅谷圣克拉拉县(18)的度量衡部门的数据。它的“使命是在所有使用重量、度量或计数的货币交易中保护买方和卖方。”他们检查的一些设备是“汽油泵、秤和其他类似的精确设备，以便向消费者收取正确的价格。”为此，皮重是指包装、包装或任何不被认为是产品或净重的一部分的材料的重量。皮重加净重等于毛重。在加州，以毛重或尺寸出售是一种轻罪(加州商业& &;职业守则12023)。有趣的是，禁止销售毛重的法律在21世纪仍然是必需的。显然，这个问题可以追溯到最早的部落规则，即对所有人的公平待遇。

为了使去皮重变得简单，许多产品都有一个内部微处理器，可以帮助测试。例如，重量秤可以补偿产品包装的重量，如注射器、塑料袋或玻璃罐。在毛重中减去包装重量(皮重)，才能在称上准确测量出物料的净重。因为包装的重量可能会随着时间的推移而变化，因为制造的变化或供应商的变化，所以需要不时地更新皮重或集装箱重量。当地一家五金店按重量出售钉子，一个人先把容器(在这种情况下是一个纸袋)放好，然后按下去皮按钮。袋子的重量被校准出来，秤显示为零，准备添加钉子。

参考电路

(1) Kerry A. Livgren的《Dust in the Wind》，歌词 EMI Music Publishing。

(2)灰尘和水滴，以赛亚书40:15。

(3)查尔斯·惠斯顿，《确定伏打电路常数的几种新仪器和新方法的叙述》伦敦皇家学会哲学汇刊, 1843年。威廉·汤姆逊，《论金属的电动力特性》伦敦皇家学会哲学汇刊, 1856年。

(4) Karl Hoffmann，应变计测量简介， Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH，德国达姆施塔特，1989。

(5)教程3426，“电阻桥基础:第一部分。”

教程3545，“电阻桥基础:第二部分。”

(7)教程1839，“使用四个DAC信号调理架构的传感器温度补偿。”

(8)申请说明3396，“用信号调理ic驱动应变式桥式传感器”。

申请说明871，“揭开压阻式压力传感器的神秘面纱”。

(10)应用笔记3775，“低成本传感器和a /D接口的设计考虑”。

(11)应用说明4437，“零漂移仪表放大器(IA)消除传感器测量的应变。”

(12)申请说明4179，“自动归零噪声滤波改善仪器放大器输出。”

(13)准确的砝码，申命记23:13-16;箴言第十一章。

拉丁语“pecunia”源自“pecus”，因为古人的财富就是牛。看到拉丁词典，查尔顿T.刘易斯，博士和查尔斯短，法学博士，牛津克拉伦登出版社，1879年。

(15)牲畜易货，创47:14-17。

(16)查尔斯·F·霍恩，古代历史资料书:《汉谟拉比法典》，约公元前1780年，导论(1915)，www.fordham.edu/halsall/ancient/hamcode.asp。

(17)《麦克林托克和斯特朗百科全书》，第482页，《金钱》，作者:约翰·麦克林托克，詹姆斯·斯特朗圣经、神学和教会文学百科全书，哈珀(1876)。

(18)加州圣克拉拉县重量测量处，www.sccgov.org/portal/site/weights/。