稱重傳感器是電子秤的核心和最重要的檢測元件，它的性能和工作狀態(tài) 決定了電子秤的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)、安裝和改造電子秤時(shí)，如果稱重傳感器選擇 和載荷分配調(diào)整不當(dāng)，將直接造成電子秤稱量超差，重復(fù)性差等一系列故障，使企業(yè)物資 計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無法保證，嚴(yán)重的甚至使電子秤不能工作。本文結(jié)合筆者多年從事電子秤技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，從工作環(huán)境、適用范圍、傳感器數(shù)量和量程選擇、準(zhǔn)確度等級 的選擇等幾個(gè)方面介紹了在設(shè)計(jì)、安裝和改造電子秤時(shí)選擇稱重傳感器的一般方法，并以 支承安裝、并聯(lián)使用的多個(gè)電阻應(yīng)變稱重傳感器為例，詳細(xì)闡述了稱重傳感器載荷分配的調(diào) 整方法。希望通過本文能為從事電子秤技術(shù)工作的同行提供一些幫助和參考。

稱重傳感器是電子秤的核心部件，它的性 能和工作狀態(tài)決定了電子秤的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。 在設(shè)計(jì)、安裝和改造電子秤時(shí)，如果稱重傳感 器選擇和載荷分配調(diào)整不當(dāng)，將直接造成電子秤稱量超差，重復(fù)性差等一系列故障，使企業(yè)物 資計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無法保證，嚴(yán)重的甚至使電 子衡器不能工作。本文結(jié)合筆者多年從事電子秤技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，探討電子衡器稱重傳 感器選擇和載荷分配調(diào)整的方法，供同行參考。

1.稱重傳感器的選擇

稱重傳感器是一種將非電量的重力轉(zhuǎn)換為可 測量電信號的轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器中最重要的 檢測元件，只有稱重傳感器將秤體承受的重力準(zhǔn) 確地轉(zhuǎn)換成電信號，后面的稱重顯示儀表才能正 確的計(jì)算和顯示重量值。如何選擇稱重傳感器是 設(shè)計(jì)、安裝和改造電子秤時(shí)面臨的首要問題。

1.1要考慮稱重傳感器的實(shí)際工作環(huán)境

稱重傳感器所處的工作環(huán)境情況對如何選用傳感器是至關(guān)重要的，直接關(guān)系到傳感器能否正 常工作，關(guān)系到傳感器的安全和使用壽命，甚至 關(guān)系到整個(gè)電子衡器的可靠性和安全性。

工作環(huán)境對稱重傳感器造成的影響主要有以 下幾個(gè)方面：

1.1.1稱重傳感器是一種電子器件，在易燃、 易爆環(huán)境下工作，一旦發(fā)生問題不僅會造成人身、 設(shè)備傷害，也會對電子秤造成徹底的破壞。因 此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的稱重傳感器必須 有很好的防爆性能。必須選用專用的防爆傳感器， 其密封外罩不僅要考慮密閉性，還要考慮到防爆 強(qiáng)度。

1.1.2高溫會造成傳感器外層防護(hù)材料熔化、 內(nèi)部焊點(diǎn)開焊、彈性體變形產(chǎn)生附加應(yīng)力等問題。 同時(shí)高溫還會使傳感器的輸出信號產(chǎn)生溫漂，造 成稱重信號的錯誤和不穩(wěn)定。因此，在熔煉、鑄造設(shè)備附近等高溫環(huán)境下，必須選用耐高溫傳感 器，并同時(shí)采用隔熱、降溫和溫度補(bǔ)償措施。

1.1.3粉塵、潮濕及腐蝕性環(huán)境下，易造成傳 感器彈性體受損和內(nèi)部短路，應(yīng)選用密閉性、抗 腐蝕性能高的稱重傳感器，防護(hù)等級應(yīng)至少達(dá)到 IP67 級。

1.2要考慮稱重傳感器的適用范圍，正確選 擇傳感器形式

稱重傳感器有多種分類形式：

1.2.1按工作原理分類：電阻應(yīng)變式、電容式、 壓磁式、壓電式等等；

1.2.2按物理機(jī)構(gòu)分類：懸臂梁式、橋式、柱 式、板式、S型式等等；

1.2.3按彈性體材質(zhì)分類：合金鋼式、鋁合金 式等等。

各種形式的稱重傳感器都有各自的特點(diǎn)，如 電阻應(yīng)變式具有穩(wěn)定性、線性度好的特點(diǎn)；壓磁 式具有靈敏度高的特點(diǎn)；懸臂梁式的高度較低, 便于制造外形較低的地上衡、平臺秤；橋式承載 能力強(qiáng)、便于安裝，多用在大噸位的汽車衡上。

在選擇時(shí)，要綜合考慮稱量的類型和安裝空 間、安裝位置，保證安裝合適，稱量安全可靠。

1.3 稱重傳感器數(shù)量和量程的選擇

1.3.1傳感器數(shù)量的選擇需要根據(jù)電子秤的用途、秤體結(jié)構(gòu)、支撐點(diǎn)數(shù)支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù) 秤體的物理結(jié)構(gòu)、重心確定來決定。一般來說, 秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就應(yīng)選用幾個(gè)傳感器。但有些 特殊的電子秤，如電子吊秤、機(jī)電結(jié)合電子秤 應(yīng)根據(jù)秤體特殊結(jié)構(gòu)確定使用傳感器的數(shù)量。

傳感器的量程選擇 傳感器量程的選擇是依據(jù)電子秤的最大秤 量、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可能產(chǎn)生的 最大偏載及動載等因素綜合評價(jià)來確定的。

—般情況下，傳感器的量程越接近分配到每 個(gè)傳感器的載荷，其稱量準(zhǔn)確度越高。但在實(shí)際 使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外, 還存在秤體自重、皮重及偏載和振動沖擊等載荷。 因此，在選擇傳感器量程時(shí)，要綜合考慮各方面 的因素。

傳感器量程的選擇一般可以用以下公式進(jìn)行 計(jì)算，該公式是在充分考慮到各影響因素后，經(jīng) 過大量的實(shí)驗(yàn)確定的。

公式如下：

C=K0K1K2K3(Wnra+W)/N 式中：C單個(gè)傳感器的額定量程；

W秤體自重；

Wmax被稱物的最大重量；

N秤體選用的傳感器的數(shù)量；

K。保險(xiǎn)系數(shù)：一般取1.2?1.3 ；

K,沖擊系數(shù)：根據(jù)實(shí)際情況，一般在1 無沖擊?1.5祌擊較大之間；

K2秤體的重心偏移系數(shù)，秤體制造中或多或 少會有一些重心偏移，一般不超過1.05 ；

K3風(fēng)壓系數(shù)，一般風(fēng)力不大的場合取1?

1.05。

下面舉一個(gè)具體的例子，說明如何選擇傳感器：

例：一臺lot電子地上衡，最大秤量10t,秤 體自重2.6t,采用四個(gè)稱重傳感器，選取保險(xiǎn)系數(shù) K1=1.25,根據(jù)該電子地上衡工作情況：沖擊力較 小、秤體制造較嚴(yán)謹(jǐn)重心偏移很小、在車間內(nèi)使 用基本無風(fēng)，可選沖擊系數(shù)K1=1.2、重心偏移系 數(shù)K2=1.01、風(fēng)壓系數(shù)&=1。我們來計(jì)算一下傳感器量程C=KoKiK2K3(Wm,x+WyN=1.25^ 1.2x 1.01x lx (10+2.6)/4=4.77225t

結(jié)合國內(nèi)稱重傳感器產(chǎn)品系列的噸位（一般 為 lt、2t、3t、5t、10t、15t、20t 等,在這里，可 選用量程為5t的稱重傳感器。

對于—些使用中需承受較大沖擊力的電子衡 器,如料斗秤、動態(tài)汽車衡等，在選擇傳感器時(shí)，為了保證傳感器的安全和壽命，保險(xiǎn)系數(shù)和沖擊 系數(shù)應(yīng)選擇的大一些。

1.4稱重傳感器準(zhǔn)確度等級的選擇 稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級涵蓋了傳感器的靈 敏度、非線性、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、零點(diǎn) 輸出等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器時(shí)，人們往 往偏向于選擇高等級的稱重傳感器，但準(zhǔn)確度等 級越高的傳感器其價(jià)格也越高。因此，不應(yīng)單純 追求高等級，而應(yīng)綜合考慮，既要滿足電子秤的 準(zhǔn)確度要求，又要考慮到經(jīng)濟(jì)性，在滿足要求的 前提下，盡量降低成本。

對稱重傳感器準(zhǔn)確度等級的選擇必須滿足下 面兩個(gè)條件：

1.4.1滿足電子秤準(zhǔn)確度的要求

—臺電子秤主要是由秤體、稱重傳感器、 稱重顯示儀表三部分組成。在實(shí)際使用中，各組 成部分的性能和工作狀態(tài)都會影響到整個(gè)電子秤的準(zhǔn)確度。因此，為保證整個(gè)電子秤的使用 準(zhǔn)確度，必須選擇準(zhǔn)確度等級高于電子秤準(zhǔn)確 度要求的傳感器。

目前國內(nèi)平臺秤或汽車衡所使用的傳感器一 般都是C3級的傳感器，按照OIML R60國際建議 的要求，C3級傳感器的最大檢定分度數(shù)nmx為 3000,按照OIML R76國際建議4.4.4誤差分配原 則，C3級傳感器用于制造檢定分度數(shù)不大于3000 分度的中準(zhǔn)確度級秤。我國JJG555- 1996《非自動 秤通用檢定規(guī)程》等效采用了 OIMLR76國際建 議，其中對傳感器的規(guī)定中，也有如下的條款： “稱重傳感器的最大分度數(shù)他應(yīng)不小于秤的 檢定分度數(shù)n”即nA n。

因此，在選擇稱重傳感器時(shí)，如果用于普通 的中準(zhǔn)確度級電子衡器，分度數(shù)不大于3000的， 可以選用C3級傳感器。對于一些對準(zhǔn)確度要求較 高的稱重場合，有時(shí)要求分度數(shù)要達(dá)到4000或 5000,此時(shí)采用C3級傳感器就不能滿足要求，必 須使用高等級的稱重傳感器，如C6級。

1.4.2滿足稱重顯示儀表信號輸入的要求

稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過濾 波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理后顯示稱重結(jié)果的。如 果稱重傳感器輸出靈敏度與儀表不匹配，輸出信 號不能滿足儀表的要求，儀表將不能正常采集到 傳感器輸出的信號，造成顯示重量值錯誤或不顯 示重量值。我們可將傳感器的輸出靈敏度代入下 面的傳感器和儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)果必須符 合儀表要求的輸入靈敏度。

公式如下：

其中：分度值=電子衡分最大秤量值

舉例說明：一臺最大秤量為2t的電子平臺秤， 需要分度值為1kg,分度數(shù)為2000,現(xiàn)選用4只 SB-1C3級稱重傳感器，傳感器的量程為1t,輸出 靈敏度為2mV/V,使用8142-07儀表，供橋電壓 為15V。計(jì)算傳感器是否能滿足儀表信號輸入的要求。

經(jīng)查閱8142-07儀表技術(shù)參數(shù)，該儀表在分 度數(shù)為2000時(shí)，其輸入靈敏度范圍為1.5|J V/分 度?13.0|J V/分度。

根據(jù)公式計(jì)算：

所以，選用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的 要求。

2.稱重傳感器載荷分配的調(diào)整

電子秤是一種復(fù)雜的機(jī)械、電子結(jié)合的計(jì) 量設(shè)備，正確選擇了稱重傳感器只是為電子秤準(zhǔn)確可靠地工作提供了基本保障，并不是只要選 好了傳感器就一定能保證電子秤的準(zhǔn)確度，后 續(xù)的調(diào)整也很重要。

電子秤大多數(shù)使用多個(gè)稱重傳感器并聯(lián)工 作，安裝形式有支承式壓式和吊掛式粒式 兩種，通常采用支承式安裝。在電子衡器安裝后 要進(jìn)行分部調(diào)整和整機(jī)調(diào)整，其中最重要的就是 對多個(gè)稱重傳感器進(jìn)行載荷分配的調(diào)整，即通常 所說進(jìn)行傳感器受力一致性調(diào)整。下面就以支承 安裝、并聯(lián)使用的多個(gè)電阻應(yīng)變稱重傳感器為例, 介紹載荷分配的檢查調(diào)整方法。吊掛式安裝的稱 重傳感器載荷分配的調(diào)整也可參考。

2.1稱重傳感器載荷分配調(diào)整的依據(jù)和前提條件

電子秤多個(gè)稱重傳感器載荷分配的調(diào)整, 即通過調(diào)整各傳感器受力的一致性，減小秤臺多 支點(diǎn)平衡“靜不定”問題的影響，保證秤臺支承 的穩(wěn)定性，從而保證秤臺重心不變及承重傳力正 確，達(dá)到保證衡器的準(zhǔn)確度和有關(guān)計(jì)量性能要求。

稱重傳感器載荷調(diào)整的前題條件，主要是對 衡器各部件的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查調(diào)整，達(dá)到技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程、施工圖等技術(shù)文件規(guī)定的技術(shù) 要求，并提出必要的部件及其特性要求。對新安 裝的衡器，各部件應(yīng)進(jìn)行全面檢查，維修時(shí)只檢 查可檢部位和變動部位。

2.1.1秤臺結(jié)構(gòu)

秤臺除滿足計(jì)量性能和使用要求外，應(yīng)具有 秤臺結(jié)構(gòu)的對稱性、自重分布的均勻性。

2.1.2稱重儀表系統(tǒng)

稱重儀表系統(tǒng)按要求技術(shù)指標(biāo)測試合格.

2.1.3稱重傳感器的選擇及連接 稱重傳感器的選擇除按上文所述滿足各項(xiàng)要 求外，應(yīng)盡量選擇使用輸出靈敏度及輸入輸出阻 抗一致的傳感器，并在接線補(bǔ)償盒中正確連接。 接線補(bǔ)償盒盡可能安裝在計(jì)量室內(nèi)稱重儀表附近。

2.1.4稱重傳感器輸出靈敏度再補(bǔ)償 稱重傳感器在制造時(shí)已進(jìn)行了多種補(bǔ)償，其 中包括輸出靈敏度補(bǔ)償。但在電子秤使用的多 個(gè)傳感器中，每個(gè)傳感器的輸出靈敏度不可能完 全相等，在供橋電壓相等時(shí)，將會產(chǎn)生不可忽視 的稱量誤差。因此，每個(gè)傳感器的實(shí)際供橋電壓 根據(jù)其靈敏度不同而有差異，即需要在使用時(shí)進(jìn) 行輸出靈敏再補(bǔ)償。

多個(gè)傳感器并聯(lián)輸出，通常使用一個(gè)供橋電 源。對傳感器進(jìn)行靈敏度再補(bǔ)償時(shí)，實(shí)際供橋電 壓的選擇方法是：設(shè)多個(gè)傳感器中，第i個(gè)傳感器 的靈敏度S最小，取其供橋電壓Ui符合給定的供 橋電壓范圍，則靈敏度為Sj的第j個(gè)傳感器的實(shí) 際供橋電壓Uj由下式確定：

通常是通過調(diào)節(jié)接線補(bǔ)償盒中對稱串聯(lián)在傳 感器輸入回路的電位器實(shí)現(xiàn)。

2.1.5消除或減小傳感器輸送電纜及各種干擾因素的影響

傳感器輸送電纜及各種干擾因素產(chǎn)生的虛假 信號，影響載荷分配調(diào)整的正確性，必須采取措 施消除減小。為了避免輸送電纜的影響，電纜的 質(zhì)量、長度及布線均有嚴(yán)格要求；電纜質(zhì)量好， 線間絕緣電阻>10MQ ,傳感器有較高的對地絕緣 電阻，傳感器和供橋電源對地絕緣電阻之和 >200MD ；電纜阻值、溫度系數(shù)、分布電容等直 流、交流參數(shù)相同；標(biāo)定臉定與使用電纜長 度一致，并要求所用傳感器電纜固定長度相等： 當(dāng)實(shí)際使用中電纜不夠長時(shí)，續(xù)接線應(yīng)采用與傳 感器一致的電纜，采取焊接，不用插頭座形式連 接,焊接處采取防護(hù)措施；布線正確，避免電磁 干擾的影響；電纜有屏蔽層并正確采用屏蔽接地 技術(shù)，達(dá)到屏蔽效果；采用比率測量長線補(bǔ)償技 術(shù)，尤其是電纜較長時(shí)很有必要等等。

2.1.6 傳感器支承高度調(diào)整裝置

除采用墊板有級調(diào)高裝置外，最好有雙面調(diào)整專用墊塊等無級調(diào)高裝置，或稱微調(diào)裝置。如 果沒有無級調(diào)高裝置，可備薄墊板。無級調(diào)高裝 置初始安裝時(shí)高度應(yīng)放置在正負(fù)可調(diào)范圍的零位 處。

2.1.7秤臺安裝的初始水平度、標(biāo)高及相關(guān) 尺寸是一個(gè)重要因素，用以判斷秤臺及傳感器的 安裝情況，不僅要達(dá)到技術(shù)文件規(guī)定的技術(shù)狀態(tài) 要求，而且直接影響載荷在傳感器上的分配。

稱重傳感器載荷分配的檢查調(diào)整 在稱重傳感器載荷分配調(diào)整的前提條件下, 進(jìn)行載荷分配的檢查調(diào)整。

2.2.1傳感器空載時(shí)的輸出值零點(diǎn)輸出 由于傳感器標(biāo)定臉定時(shí)的供橋電壓Ub可 能與使用時(shí)的供橋電壓U不一致，并且又經(jīng)過輸 出靈敏度再補(bǔ)償，確定了實(shí)際供橋電壓Ui。因此， 可以根據(jù)傳感器標(biāo)定（檢定）時(shí)的空載輸出值 Eoib計(jì)算在實(shí)際供橋電壓時(shí)的空載輸出值Eoi ：

傳感器空載時(shí)的輸出值也可進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測： 用千斤頂抬起秤臺，用稱重儀表或高精度數(shù)字電 壓表在接線補(bǔ)償盒中測量各傳感器空載時(shí)的輸出 值Eoi。筆者認(rèn)為，實(shí)測方法更準(zhǔn)確、實(shí)用。

2.2.2傳感器在秤臺自重作用下的輸出值 檢查各傳感器在秤臺自重作用下的輸出值Ea, 并計(jì)算輸出增加值ΔE2 ：

2.2.3傳感器載荷分配的調(diào)整 我們通過實(shí)踐認(rèn)為，在秤臺自重作用下，傳 感器輸出增加值與輸出平均增加值的相對誤差 在± 5%?± 10%為宜，且衡器準(zhǔn)確度越高，調(diào)整 應(yīng)更精心細(xì)致。

將各傳感器在秤臺自重作用下的輸出增加值 進(jìn)行比較，如果某傳感器的輸出增加值與平均增 加值和相對誤差小于要求值，或輸出增加值遠(yuǎn)小 于平均增加值甚至無輸出增加值時(shí)，則用該傳感 器的無級調(diào)高裝置進(jìn)行調(diào)整，或用千斤頂抬起秤臺，用薄墊板進(jìn)行調(diào)整，抬高傳感器支承高度； 如果某傳感器的輸出增加值與平均增加值的相對 誤差大于要求值，或輸出增加值遠(yuǎn)大于平均增加 值時(shí)，則用該傳感器的無級調(diào)高裝置進(jìn)行調(diào)整， 降低傳感器支承高度；抬高傳感器支承高度和降 低傳感器支承高度這兩種方法也可同時(shí)應(yīng)用。當(dāng) 秤臺自重較輕或調(diào)整要求更高時(shí)，還可進(jìn)行加載 調(diào)整或校核。若使用n個(gè)傳感器，則用約等于1/n 最大秤量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼置于秤臺中間，進(jìn)行調(diào)整或 校核。加載調(diào)整或校核時(shí)，要求所加載荷在秤臺 上具有幾何位置的對稱性，以保證傳感器載荷分 配的均勻性。

以上檢查調(diào)整過程中可能需要反復(fù)進(jìn)行，直到符合載荷分配一致性要求。用無級調(diào)高裝置或 薄墊板進(jìn)行傳感器載荷分配的調(diào)整，一般情況下 秤臺高度變化微小，通常不超過1mm,不會使秤 臺標(biāo)高超差。

3.結(jié)語

作為電子秤的核心部件，稱重傳感器的正 確選擇和載荷分配調(diào)整是保證電子秤準(zhǔn)確、 穩(wěn) 定的關(guān)鍵。文章介紹了稱重傳感器的選擇和載荷 分配調(diào)整的一些基本方法，希望能對從事電子秤技術(shù)工作的同行們有一些幫助。