稱重傳感器是電子秤的核心和最重要的檢測(cè)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(wú)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(jí) 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(guò)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(wú)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(cè)量電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器中最重要的 檢測(cè)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(hào)，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(wèn)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(duì)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(duì)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(wèn)題不僅會(huì)造成人身、 設(shè)備傷害，也會(huì)對(duì)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(huì)造成傳感器外層防護(hù)材料熔化、 內(nèi)部焊點(diǎn)開(kāi)焊、彈性體變形產(chǎn)生附加應(yīng)力等問(wèn)題。 同時(shí)高溫還會(huì)使傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生溫漂，造 成稱重信號(hào)的錯(cuò)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(jí)應(yīng)至少達(dá)到 IP67 級(jí)。

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(tái)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(lái)決定。一般來(lái)說(shuō), 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(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)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(dòng)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(guò)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(wú)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(huì)有一些重心偏移，一般不超過(guò)1.05 ；

K3風(fēng)壓系數(shù)，一般風(fēng)力不大的場(chǎng)合取1?

1.05。

下面舉一個(gè)具體的例子，說(shuō)明如何選擇傳感器：

例：一臺(tái)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(wú)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(lái)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(guó)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(duì)于—些使用中需承受較大沖擊力的電子衡 器,如料斗秤、動(dòng)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(jí)的選擇 稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)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(jí)的稱重傳感器，但準(zhǔn)確度等 級(jí)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(jí)，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(duì)稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)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(tái)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(huì)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(jí)高于電子秤準(zhǔn)確 度要求的傳感器。

目前國(guó)內(nèi)平臺(tái)秤或汽車衡所使用的傳感器一 般都是C3級(jí)的傳感器，按照OIML R60國(guó)際建議 的要求，C3級(jí)傳感器的最大檢定分度數(shù)nmx為 3000,按照OIML R76國(guó)際建議4.4.4誤差分配原 則，C3級(jí)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(jí)秤。我國(guó)JJG555- 1996《非自動(dòng) 秤通用檢定規(guī)程》等效采用了 OIMLR76國(guó)際建 議，其中對(duì)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(jí)電子衡器，分度數(shù)不大于3000的， 可以選用C3級(jí)傳感器。對(duì)于一些對(duì)準(zhǔn)確度要求較 高的稱重場(chǎng)合，有時(shí)要求分度數(shù)要達(dá)到4000或 5000,此時(shí)采用C3級(jí)傳感器就不能滿足要求，必 須使用高等級(jí)的稱重傳感器，如C6級(jí)。

1.4.2滿足稱重顯示儀表信號(hào)輸入的要求

稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)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(hào)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(hào)，造成顯示重量值錯(cuò)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(shuō)明：一臺(tái)最大秤量為2t的電子平臺(tái)秤， 需要分度值為1kg,分度數(shù)為2000,現(xiàn)選用4只 SB-1C3級(jí)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(hào)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(duì)多個(gè)稱重傳感器進(jìn)行載荷分配的調(diào)整，即通常 所說(shuō)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(guò)調(diào)整各傳感器受力的一致性，減小秤臺(tái)多 支點(diǎn)平衡“靜不定”問(wèn)題的影響，保證秤臺(tái)支承 的穩(wěn)定性，從而保證秤臺(tái)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(duì) 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(duì)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(dòng)部位。

2.1.1秤臺(tái)結(jié)構(gòu)

秤臺(tái)除滿足計(jì)量性能和使用要求外，應(yīng)具有 秤臺(tái)結(jié)構(gòu)的對(duì)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(cè)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(huì)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(duì)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(guò)調(diào)節(jié)接線補(bǔ)償盒中對(duì)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(hào)，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(zhǎng)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(duì)地絕緣 電阻，傳感器和供橋電源對(duì)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(zhǎng) 度一致，并要求所用傳感器電纜固定長(zhǎng)度相等： 當(dāng)實(shí)際使用中電纜不夠長(zhǎng)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(cè)量長(zhǎng)線補(bǔ)償技 術(shù)，尤其是電纜較長(zhǎng)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(jí)調(diào)高裝置外，最好有雙面調(diào)整專用墊塊等無(wú)級(jí)調(diào)高裝置，或稱微調(diào)裝置。如 果沒(méi)有無(wú)級(jí)調(diào)高裝置，可備薄墊板。無(wú)級(jí)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(tái)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(tái)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(guò)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(chǎng)實(shí)測(cè)： 用千斤頂抬起秤臺(tái)，用稱重儀表或高精度數(shù)字電 壓表在接線補(bǔ)償盒中測(cè)量各傳感器空載時(shí)的輸出 值Eoi。筆者認(rèn)為，實(shí)測(cè)方法更準(zhǔn)確、實(shí)用。

2.2.2傳感器在秤臺(tái)自重作用下的輸出值 檢查各傳感器在秤臺(tái)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(guò)實(shí)踐認(rèn)為，在秤臺(tái)自重作用下，傳 感器輸出增加值與輸出平均增加值的相對(duì)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(tái)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(duì)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(wú)輸出增加值時(shí)，則用該傳感 器的無(wú)級(jí)調(diào)高裝置進(jìn)行調(diào)整，或用千斤頂抬起秤臺(tái)，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(duì) 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(wú)級(jí)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(tái)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(tái)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(tái) 上具有幾何位置的對(duì)稱性，以保證傳感器載荷分 配的均勻性。

以上檢查調(diào)整過(guò)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(wú)級(jí)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(tái)高度變化微小，通常不超過(guò)1mm,不會(huì)使秤 臺(tái)標(biāo)高超差。

3.結(jié)語(yǔ)

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(duì)從事電子秤技術(shù)工作的同行們有一些幫助。