稱重傳感器是一種能夠將重力轉變為電信號的力－－電轉換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。

能夠實現力－－電轉換的傳感器有多種，常見的有電阻應變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數衡器產品所用的還是電阻應變式稱重傳感器。電阻應變式稱重傳感器結構較簡單，準確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環境下使用。因此電阻應變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。

電阻應變式稱重傳感器主要是由彈性體、電阻應變片和補償電路組成。彈性體是稱重傳感器的受力元件，由優質合金鋼或優質鋁型材制成。電阻應變片是由金屬箔材腐蝕成柵格形制成，四個電阻應變片以電橋的結構方式粘在彈性體上。在沒有受力的情況下，電橋的四只電阻的阻值是相等的，電橋處于平衡狀態，輸出為零。在彈性體受力發生變形時，電阻應變片也跟著一道變形。在彈性體受力彎曲的過程中，有兩個應變片受拉，金屬絲變長，電阻值增加；另兩片受壓，電阻值減小。這樣就導致原來平衡的電橋失衡，在電橋的兩端產生了電壓差，這個電壓差與彈性體受力的大小成正比，檢測這個電壓差，就可以得到傳感器所受重力的大小，這個電壓信號經過儀表檢測后然計算后，就可以得到相應的重量值。

為了適用各種衡器結構的安裝需要，稱重傳感器做成了各種各樣的結構形式，傳感器的名稱往往也按照其外形稱呼。如橋式傳感器（主要用于汽車衡）、懸臂梁式（地上衡、料斗秤、汽車衡）、柱式（汽車衡、料斗秤）、箱式（臺秤）、S型（料斗秤）等。一種衡器承載體往往有多種結構形式的傳感器可供選擇，如果傳感器選擇得當，對于衡器性能的提高是很有幫助的。

電阻應變式稱重傳感器的規格很多，小到幾百克大到幾百噸。在選擇稱重傳感器量程的時候，要根據所用衡器的最大秤量來確定，其經驗公式為：

傳感器總載荷（單個傳感器的最大允許載荷X傳感器個數）=1/2~2/3衡器的最大秤量。

稱重傳感器準確度等級分為A，B，C，D四個級別。不同級別有不同的誤差范圍。A級傳感器的要求最高。等級后面的數字表示檢定分度值，數字越大，傳感器質量越好。例如：C2表示C級，2000個檢定分度值；C5表示C級，5000個檢定分度值。顯然C5要高于C2。傳感器常用的級別為C3，C5級，這兩種級別的傳感器可用于制作準確度等級為III級的電子衡器。

稱重傳感器的誤差主要是由非線性誤差、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差等引起的。

近年出現的數字傳感器，把A/D轉換電路和CPU電路放到了傳感器里面，傳感器輸出的就不再是模擬電壓信號，而是經過處理的重量數字信號，這樣做帶來了以下幾個優點：

1．儀表可以分別采集每個數字傳感器的信號，并通過線性方程式運算，對每一個傳感器進行單獨標定，這就使得一次性完成四角誤差修正成為可能。而使用模擬式傳感器的衡器中最頭疼的問題就是四角誤差修正，往往要反復多次地調校才能達到要求，而每一次調校都是要將沉重的砝碼搬來搬去，既費時又費力。

2．由于儀表可以檢測到每一個傳感器的信號，所以任何一個傳感器出現問題都可以從儀表上觀察到，方便檢修和維護工作。

3．數字傳感器用485接口傳送數字信號，傳輸距離遠，且可以免受干擾。克服了模擬信號遠傳困難和易受到干擾的問題。

4．數字傳感器內部可以通過微處理器對傳感器的各項誤差進行修正，使得輸出的傳感器數據更加準確。

稱重傳感器被喻為電子衡器的神經系統，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩定性。在設計電子衡器時，經常要遇到如何選用傳感器的問題。

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實際工作環境，這點對正確選用傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。

環境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面：

（1）高溫環境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內應力發生結構變化等問題。對于高溫環境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

（2）粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環境條件下應選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。

常見的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。

從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為量差。對于室內干凈、干燥環境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環境下工作的傳感器，應選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

（3）在腐蝕性較高的環境下，如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產生短路等影響，應選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

（4）電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下，應對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

（5）易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

其次對傳感器數量和量程的選擇。

傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數（支撐點數應根據使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定）而定。一般來說，秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器，但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個傳感器，一些機電結合秤就應根據實際情況來確定選用傳感器的個數。

傳感器量程的選擇可依據秤的最大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但在實際使用時，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、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，經過大量的實驗而確定的。

公式如下：

C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N

C—單個傳感器的額定量程；W—秤體自重；Wmax—被稱物體凈重的最大值；N—秤體所采用支撐點的數量；K-0—保險系數，一般取值在1.2～1.3之間人；K-1—沖擊系數；K-2—秤體的重心偏移系數；K-3—風壓系數。

例如：一臺30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據當時的實際情況，選取保險系數K-0＝1.25，沖擊系數K-1＝1.18，重心偏移系數K-2—＝1.03，風壓系數K-3＝1.02，試確定傳感器的噸位。

解：根據傳感器量程計算公式：

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

可知：C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）／4＝12.36t

因此，可選用量程為15t的傳感器（傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊訂做）。

根據經驗，一般應使稱重傳感器工作在其30%～70%量程內，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態軌道衡、動態汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證稱重傳感器的使用安全和壽命。

再次，要考慮各種類型傳感器的適用范圍。

傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠；另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會根據傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質等特點規定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器適用于汽車衡、動態軌道衡、大噸位料斗秤等。

最后，還要對傳感器準確度等級進行選擇。

傳感器的準確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準確度要求，又要考慮其成本。

對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：

1.滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對稱重傳感器的輸出信號經過放大、A／D轉換等處理之后顯示稱量結果的。因此，稱重傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入情號大小，即將稱重傳感器的輸出靈敏度代入傳感器和儀表的匹配公式，計算結須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

稱重傳感器和儀表的匹配公式：

稱重傳感器輸出靈敏度*激勵電源電壓*秤的最大稱量

秤的分度數*傳感器的個數*傳感器量程

例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數為1000個分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0±0.008mV／V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問采用的傳感器能否與儀表匹配。

解：經查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV／d，因此根據稱重傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實際輸入信號為：2×12×25／1000×3×25＝8μV／d＞0.6μv／d

所以，采用的稱重傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。

2.滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對稱重傳感器準確度選擇的時候，應使稱重傳感器的準確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，儀表的性能不是很好、秤的工作環境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經濟效益，確保達到目的。

試驗機選型指南

有很多試驗機采購人員在試驗機的選型在技術上存在的誤區，現對存在的問題進行整理，希望能給用戶的選型帶來幫助！

第一是量程選擇：

根據試驗材料的最大載荷選擇所需要的試驗機最大載荷（即量程），推薦材料試驗載荷在試驗機量程的70％——90％左右為佳，這樣既保證了試驗的分辨率也可以延長試驗機的使用壽命；

第二是精度等級選擇

目前國內試驗機的精度普遍使用1級和0.5級兩種，對于一般的材料試驗選擇1級的試驗機完全足夠，沒有必要多花錢提高精度，對于科學研究和材料分析就需要0.5級精度的試驗機；其實對于0.5級和1級精度的試驗機在技術上差別并不明顯，校驗的方法和手段基本是一樣的，這是修正點的不一樣上，隨著傳感器技術的發展，傳感器元件的線性度已經達到一個很高的水準，只要測量電路沒有缺陷，抗干擾性能好的話，所有的試驗機都會達到0.5級的精度是沒有問題的，對于電測已經遠遠超出了0.5級的限定，國家標準定義的相對誤差有待商榷。

第三是分辨率和動態性能（帶寬）選擇

分辨率是試驗機的一個重要參數，合適的分辨率將有利于測量的解析度，測量出較小的分度，有效分辨率和動態性能是一對矛盾，一味的提高有效分辨率是以犧牲動態性能（帶寬）為代價的，帶寬的降低直接導致的結果是材料屈服波動不明顯甚至出現屈服就是一個平臺的現象，所以在選型是也要對這對參數進行有效的考慮；

第四是同步性能選擇

材料試驗采集的數據是在同一時刻的材料的載荷和變形，如果二者不同步就會出現載荷朝前于變形或者變形朝前于載荷的顯現，對于在進回程測量彈性材料時出現同一個載荷對應兩個變形的問題，進回程曲線不重合的現象。

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儀表校正：為了使儀表與傳感器正常，準確使用，必須對儀表和傳感器兩者之間相匹配的校正。

對以下幾種情況需要對儀表進行標定操作

（一） 新出廠的儀表和新出廠傳感器在使用前必須校正才可以正常使用 。

(二) 使用中的儀表更換傳感器，必須對儀表和新的傳感器進行標定才可以正常使用。

例如：客戶現場，由于過載 電擊穿等原因造成傳感器損壞，更換同型號的傳感器后，需要儀表與新更換的傳感器進行標定，標定后的計量才會準確無誤。

（三） 使用的設備更換儀表，必須對更換后的儀表與傳感器進行標定才可以正常使用。

例如：客戶現場的設備有短路或者操作失誤造成是儀表損壞，更換新的儀表或者維修后的儀表必須與傳感器進行標定才可以正常使用。

（四） 設備使用超過標定有效期的，必須進行標定才可以正常使用。

例如： 設備標定有效期1年 ，一年后必須對設備標定才可以保證計量準確。

（五）日常維護檢測發現計量不準 需要進行標定，標定才可以正常使用。

儀表設備要定期對儀表測試，如果計量有誤差 需要進行標定才可以使用。

（六）申請計量等級證書需要對儀表和傳感器進行標定。

例如：相關部門需要計量合格證或者等級證書，需要通過計量院出具證書，計量測量時一定要標定后鑒定，才可以達到要求。

儀表校正方式 主要有 加載校正（砝碼或者實物），等效校正（儀表自帶等效功能或者外接信號發生器） 軟件標定等。

(1)加載校正：

加載標定是儀表的基本功能 所有儀表都可以進行的加載標定，加載標定具有穩定性好 ，精度高等。加載標定為了保證標定的準確性，必須使用校正合格的砝碼或者替代砝碼的實物。

（2）等效標定：

由于一些設備使用場合，空間限制 ，接觸面積 限制等 無法加載砝碼，就必須選擇具有等效校正的儀表，具有等效標定功能的儀表，只要知道傳感器的具體相關參數輸入儀表即可。等效標定對傳感器的參數標注要求真實 可靠。才能保證標定的準確度。

（3）外部信號輸入標定：

在一些特殊場合，儀表五等效標定功能的場合使用，我們可以選擇信號發生器具有精度高、穩定性好等特點。使用外部信號輸入標定，我們首先要保證傳感器靈敏度等參數的真實可靠性。在保證傳感器參數真實可靠行的情況下 標定效果接近或者等于砝碼校正。如果使用的是國產傳感器，標定結果無法保證。

（4）軟件標定：

為了使標定更方便操作，一些品牌儀表或者變送器增加了軟件標定功能，也就是我們電腦安裝隨機帶管理軟件安裝在電腦上 ，儀表或者變送器通過RS232連接電腦。我們可以根據軟件提示 輸入相關參數來標定。

(七) 通過標定判斷儀表或者傳感器的性能好壞

（1）儀表確認無異常的情況下判斷傳感器的是不是有異常線性是不是正常：

例 500KG的傳感器校正后，我們分別加載不同的重量如 0、100、200、500等并且加載時間在要求范圍內，顯示重量與加載重量在誤差范圍內，即可判斷傳感器完好，線性正常。如果出現加載后數據不能穩定 增加或者減小 顯示重量與加載重量誤差較大，基本可以確認傳感器損壞或者屬于低檔線性較差的傳感器。

（2）通過儀表判斷傳感器真實精度：

這類儀表對精度、軟硬件要求比較高，需要用高性能的儀表。

第一、根據設定的精度校正，儀表無法校正報警提示輸入的傳感器信號不符。

第二 將儀表設定精度減小到3000分之一，儀表可以通過多次校正勉強校正通過，但是結果很不穩定。

第三，再次減小精度到2000，此時儀表校正過后，獲取到較穩定的計量狀態。則，可以判斷被檢定的傳感器精度5000分之一的精度為虛擬精度，真實實際精度只有2000分之一。由于其他儀表并不是真實識別標定區間所有傳感器信號，僅僅是對標定點的標定，標定的5000分之一精度是點精度，不是量程精度，或稱假精度。

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