•                            稱重傳感器

  
  

    稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)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(gè)衡器的可靠性和安全性。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評(píng)價(jià)方法上，新舊國(guó)標(biāo)有質(zhì)的差異。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。

基本簡(jiǎn)介

    舊國(guó)標(biāo)將應(yīng)用對(duì)象和使用環(huán)境條件完全不同的“稱重”和“測(cè)力”兩種傳感器合二為一來(lái)考慮，對(duì)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法未給予區(qū)分。舊國(guó)標(biāo)共有21項(xiàng)指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)；并用非線性、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項(xiàng)指標(biāo)中的最大誤差，來(lái)確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)，分別用0.02、0.03、0.05表示。

    衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測(cè)物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的輸出信號(hào)。

    考慮到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對(duì)轉(zhuǎn)換的影響，稱重傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來(lái)綜合控制傳感器準(zhǔn)確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯(lián)系起來(lái)，以便選用對(duì)應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱重傳感器。國(guó)際法制計(jì)量組織(OIML)規(guī)定，傳感器的誤差帶δ占衡器誤差帶Δ的70%，稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內(nèi)由于溫度對(duì)靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過(guò)誤差帶δ。這就允許制造廠對(duì)構(gòu)成計(jì)量總誤差的各個(gè)分量進(jìn)行調(diào)整，從而獲得期望的準(zhǔn)確度 。

分類

    稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用最廣。

   光電式

   包括光柵式和碼盤式兩種。

光柵式

    傳感器利用光柵形成的莫爾條紋把角位移轉(zhuǎn)換成光電信號(hào)（圖2）。光柵有兩塊，一為固定光柵，另一為裝在表盤軸上的移動(dòng)光柵。加在承重臺(tái)上的被測(cè)物通過(guò)傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，即可計(jì)算出移過(guò)的莫爾條紋數(shù)量，測(cè)出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，從而確定和讀出被測(cè)物質(zhì)量。

    碼盤式傳感器的碼盤（符號(hào)板）是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃，上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼。加在承重臺(tái)上的被測(cè)物通過(guò)傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。光電池將透過(guò)碼盤接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理，最后在顯示器上顯示出代表被測(cè)質(zhì)量的數(shù)字。光電式傳感器曾主要用在機(jī)電結(jié)合秤上。

液壓式

    在受被測(cè)物重力P作用時(shí)，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測(cè)出壓力的增大值，即可確定被測(cè)物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，測(cè)量范圍大，但準(zhǔn)確度一般不超過(guò)1/100。

電容式

    它利用電容器振蕩電路的振蕩頻率f與極板間距d 的正比例關(guān)系工作(圖6 )。極板有兩塊，一塊固定不動(dòng)，另一塊可移動(dòng)。在承重臺(tái)加載被測(cè)物時(shí)，板簧撓曲，兩極板之間的距離發(fā)生變化，電路的振蕩頻率也隨之變化。測(cè)出頻率的變化即可求出承重臺(tái)上被測(cè)物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價(jià)低，準(zhǔn)確度為1/200～1/500。

主要優(yōu)點(diǎn)

電阻、電感和電容是電子技術(shù)中的三大類無(wú)源元件，電容式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的傳感器，它實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。

電容式傳感器具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)高阻抗，小功率，僅需很低的輸入能量。

(2)可獲得較大的變化量，從而具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，工作頻率可達(dá)幾兆赫，稠b接觸測(cè)量，被測(cè)物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可。

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單．適應(yīng)性強(qiáng)，可在高低溫、強(qiáng)輻射等惡劣的環(huán)境下工作，應(yīng)用較廣。

隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電容式傳感器所存在的易受干擾和易受分布電容影響等缺點(diǎn)不斷得以克服，而且還開發(fā)出容柵位移傳感器和集成電容式傳感器：因此它在非電量測(cè)量和自動(dòng)檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，可測(cè)量壓力、位移、轉(zhuǎn)速、加速度、A度、厚度、液位、濕度、振動(dòng)、成分含量等參數(shù)。電容式傳感器有著很好的發(fā)展前景。

主要缺點(diǎn)

缺點(diǎn)一：輸出阻抗高，負(fù)載能力差

缺點(diǎn)二：輸出特性非線性

缺點(diǎn)三：寄生電容影響大

電磁力式

    它利用承重臺(tái)上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作。當(dāng)承重臺(tái)上放有被測(cè)物時(shí)，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測(cè)出傾斜度信號(hào)，經(jīng)放大后流入線圈，產(chǎn)生電磁力，使杠桿恢復(fù)至平衡狀態(tài)。對(duì)產(chǎn)生電磁平衡力的電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，即可確定被測(cè)物質(zhì)量。電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高，可達(dá)1/2000～1/60000，但稱量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。

磁極變形式

    鐵磁元件在被測(cè)物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化，使繞在鐵磁元件（磁極）兩側(cè)的次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測(cè)量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測(cè)物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，一般為1/100，適用于大噸位稱量工作，稱量范圍為幾十至幾萬(wàn)千克。

振動(dòng)式

    彈性元件受力后，其固有振動(dòng)頻率與作用力的平方根成正比。測(cè)出固有頻率的變化，即可求出被測(cè)物作用在彈性元件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動(dòng)式傳感器有振弦式和音叉式兩種。

    振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測(cè)物時(shí)，V形弦絲的交點(diǎn)被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力減小。兩根弦的固有頻率發(fā)生不同的變化。求出兩根弦的頻率之差，即可求出被測(cè)物的質(zhì)量。振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，造價(jià)高。

    音叉式傳感器的彈性元件是音叉。音叉端部固定有壓電元件，它以音叉的固有頻率振蕩，并可測(cè)出振蕩頻率。當(dāng)承重臺(tái)上加有被測(cè)物時(shí)，音叉拉伸方向受力而固有頻率增加，增加的程度與施加力的平方根成正比。測(cè)出固有頻率的變化，即可求出重物施加于音叉上的力，進(jìn)而求出重物質(zhì)量。音叉式傳感器耗電量小，計(jì)量準(zhǔn)確度高達(dá)1/10000～1/200000，稱量范圍為500g～10kg。

陀螺儀式

   轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)框架中，以角速度ω繞X軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。內(nèi)框架經(jīng)軸承與外框架聯(lián)接，并可繞水平軸 Y 傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)。外框架經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸 (X軸)在未受外力作用時(shí)保持水平狀態(tài)。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力(P/2)作用時(shí)，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動(dòng)（進(jìn)動(dòng)）。進(jìn)動(dòng)角速度ω與外力P/2成正比，通過(guò)檢測(cè)頻率的方法測(cè)出ω，即可求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測(cè)物的質(zhì)量。

    陀螺儀式傳感器響應(yīng)時(shí)間快(5秒)，無(wú)滯后現(xiàn)象，溫度特性好（3ppm）， 振動(dòng)影響小， 頻率測(cè)量準(zhǔn)確精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計(jì)量準(zhǔn)確度(1/30000～1/60000)。

電阻應(yīng)變式

利用 

   電阻應(yīng)變片變形時(shí)其電阻也隨之改變的原理工作。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路和傳輸電纜4部分組成。

板環(huán)式

    板環(huán)式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)具有明確的應(yīng)力流線分布、輸出靈敏度高、彈性體為一整體、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力狀態(tài)穩(wěn)定、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。目前在傳感器生產(chǎn)中還占著較大的比例,而對(duì)這種結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計(jì)公式目前還不很完善。因這種彈性體的應(yīng)變計(jì)算比較復(fù)雜,通常在設(shè)計(jì)時(shí)把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行估算。特別是對(duì)1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算誤差更大,同時(shí)往往還會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。
　　板環(huán)式稱重傳感器用途與特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、防護(hù)性能好。精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。適用于吊鉤秤、機(jī)電結(jié)合秤及其它力值的測(cè)

數(shù)字式

1.定義

數(shù)字稱重傳感器是一種能將重力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力-電轉(zhuǎn)換裝置，它主要是指集電阻應(yīng)變式稱重傳感器、電子放大器（英文簡(jiǎn)稱AMC）、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)（英文簡(jiǎn)稱ADC）、微處理器（簡(jiǎn)稱MCU）于一體的新型傳感器。

2.特點(diǎn)和應(yīng)用

數(shù)字稱重傳感器和數(shù)字計(jì)量?jī)x表技術(shù)的發(fā)展已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵，其以調(diào)試簡(jiǎn)便高效、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)正在該領(lǐng)域嶄露頭角。

3.S型定義

    S型稱重傳感器如圖所示是傳感器中最為常見的一種傳感器,主要用于測(cè)固體間的拉力和壓力，通用也人們也稱之為拉壓力傳感器，因?yàn)樗耐庑蜗馭形狀，所以習(xí)慣上也稱S型稱重傳感器，此傳感器采用合金鋼材質(zhì)，膠密封防護(hù)處理，安裝容易，使用方便，適用于吊秤，配料秤，機(jī)改秤等電子測(cè)力稱重系統(tǒng)。

構(gòu)成

敏感元件

    直接感受被測(cè)量(質(zhì)量)并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫?電容式稱重傳感器的彈性體將被測(cè)的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?/span>

變換元件

    又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y(cè)量的信號(hào)。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(jì)(或稱電阻應(yīng)變片)，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化;電容式稱重傳感器的電容器，將彈性體的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。有時(shí)某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生變形的同時(shí)輸出電量。

測(cè)量元件

    將變換元件的輸出變換為電信號(hào)，為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路，壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。

輔助電源

    為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此，作為一個(gè)產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求，但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。

原理

    電阻應(yīng)變式稱重傳感器 [3]  是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳?jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。

    由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。

一、電阻應(yīng)變片

電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來(lái)介紹一下它的意義。

設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R：

R = ρL/S（Ω） （2—1）

當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說(shuō)產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作Δρ。

對(duì)式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）

用式（2--1）去除式（2--2）得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3）

另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

ΔS/S = 2Δr/r （2—4）

從材料力學(xué)我們知道

Δr/r = -μΔL/L （2—5）

其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L

=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L

= K *ΔL/L （2--6）

其中

K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （2--7）

式（2--6））說(shuō)明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間的關(guān)系。

需要說(shuō)明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無(wú)關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個(gè)無(wú)因次量，即它沒(méi)有量綱。

在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來(lái)表示彈性往往顯得太大，很不方便

常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作με。這樣，式（2--6）常寫作：

ΔR/R = Kε (2—8)

二、彈性體

   彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。

   以稱重傳感器的彈性體為例，來(lái)介紹一下其中的應(yīng)力分布。

   設(shè)有一帶有肓孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。

肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下部分將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。

ε = （3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2--9）

其中：Q--截面上的剪力；E--揚(yáng)氏模量：μ—泊松系數(shù)；B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。

需要說(shuō)明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部”情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是“平均”狀態(tài)。

三、檢測(cè)電路

   檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。

   因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

常用材料

    稱重傳感器性能的好壞很大程度上取決于制造材料的選擇。稱重傳感器材料包括以下幾個(gè)部分：應(yīng)變片材料、彈性體材料[4]  、貼片黏合劑材料、密封膠材料、引線密封材料和引線材料。

電阻元件材料

    應(yīng)變片是稱重傳感器的感應(yīng)部分，它將外力的大小轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出，是傳感器最重要的組成部分，常用的應(yīng)變片基材采用高分子薄膜材料，應(yīng)變材質(zhì)通常為高純度康銅 。應(yīng)變片的性能不僅僅與基材和康銅純度有關(guān)，還與制造工藝有關(guān)。提高工藝技術(shù)水平也是改善傳感器性能一個(gè)很重要的方面。

彈性體材料

   稱重傳感器彈性體的作用是傳遞外力，它必須具有在受到相同力大小的時(shí)候，產(chǎn)生形變一樣，因?yàn)閼?yīng)變片就粘貼在彈性體上面，彈性體的形變就是應(yīng)變片的形變；同時(shí)它還須具有復(fù)位性，在外力消失的時(shí)候，可以自動(dòng)復(fù)位。彈性體材料通常選擇各樣金屬，主要有鋁合金、不銹鋼和合金鋼等等。

黏合劑材料

   貼片黏合劑是把應(yīng)變片和彈性體牢牢固定在一起，使它們產(chǎn)生的形變永遠(yuǎn)一致。由此可見，貼片黏合劑也是一個(gè)重要部件。21世紀(jì)初，使用叫多的貼片黏合劑是雙組分高分子環(huán)氧系列黏合劑。21世紀(jì)初，它的性能與它自身的純度、混合方式、儲(chǔ)存時(shí)間、固化方式、固化時(shí)間等關(guān)系很大，在使用之前按要仔細(xì)看它的詳細(xì)介紹。

密封膠材料

   早期的稱重傳感器密封都采用密封膠，后來(lái)由于制造技術(shù)的發(fā)展，用焊接技術(shù)可以提高極大傳感器的穩(wěn)定性和使用壽命。雖然21世紀(jì)初很多采用了焊接技術(shù)，但是某些重要部位還需涂抹一些密封膠。密封膠一般都采用硅膠，硅膠具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可以防潮、防腐蝕，絕緣性能也非常好。

引線密

   傳感器輸出引線如果不固定的話，會(huì)發(fā)生損壞或松動(dòng)，導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定或沒(méi)有輸出。21世紀(jì)初傳感器輸出都采用連接器的方式，連接器的材質(zhì)和緊固力度也會(huì)給輸出帶來(lái)影響。最好采用連接器跟密封膠配合使用。內(nèi)部引線也需要固定，防止其到處移動(dòng)。引線的質(zhì)量也很重要，其材質(zhì)性能從高到低的排列順序依次為鍍銀、銅線和鋁線。如果周圍高頻信號(hào)、無(wú)線電波干擾嚴(yán)重的話，還需采用屏蔽電纜；在腐蝕性環(huán)境和易燃易爆場(chǎng)合則需要采用防腐防阻燃和防爆電纜，外加套管進(jìn)行保護(hù)。

選擇

   另外，稱重傳感器的靈敏度、最大分度數(shù)、最小檢定分度值等也是傳感器選用中必須考慮的指標(biāo)。

傳感器的數(shù)量和量程

    傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來(lái)說(shuō)秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器。

    傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)決定。下面給出一個(gè)經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)公式。

公式如下：

C=K0×K1×K2×K3(Wmax+W)/N

式中 C一單個(gè)傳感器的額定量程

W一秤體自重

Wmax一被稱物體凈重的最大值

N一秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量

K0一保險(xiǎn)系數(shù)，一般取1.2～1.3之間

K1一沖擊系數(shù)

K2一秤體的重心偏移系數(shù)

K3一風(fēng)壓系數(shù)

使用環(huán)境

    稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)于正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)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(gè)衡器的可靠性和安全性。一般情況下，高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料融化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題；粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響；在腐蝕性較高的環(huán)境下會(huì)造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象；電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出會(huì)產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對(duì)應(yīng)的稱重傳感器才能滿足必要的稱重要求。

準(zhǔn)確度等級(jí)選擇

    稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。

應(yīng)用范圍及用途

    譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡等；柱式傳感器適用于汽車衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。稱重傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安全過(guò)載報(bào)警、材料試驗(yàn)機(jī)等領(lǐng)域。如電子汽車衡、電子臺(tái)秤、電子叉車、動(dòng)態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計(jì)價(jià)秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。

接線方法

     稱重傳感器的出線方式有4線和6線兩種，模塊或稱重變送器的接線也有4線和6線兩種，要接4線還是6線首先要看你的硬件要求是怎樣的，原則是：傳感器能接6線的不接4線，必須接4線的就要進(jìn)行短接。

　　一般的稱重傳感器都是六線制的，當(dāng)接成四線制時(shí)，電源線（EXC-，EXC+）與反饋線（SEN-，SEN+）就分別短接了。SEN+和SEN-是補(bǔ)償線路電阻用的。SEN+和EXC+是通路的，SEN-和EXC-是通路的。
　　EXC+和EXC-是給稱重傳感器供電的，但是由于稱重模塊和傳感器之間的線路損耗，實(shí)際上傳感器接收到的電壓會(huì)小于供電電壓。每個(gè)稱重傳感器都有一個(gè)mV/V的特性，它輸出的mV信號(hào)與接收到的電壓密切相關(guān)，SENS+和SENS-實(shí)際上是稱重傳感器內(nèi)的一個(gè)高阻抗回路，可以將稱重模塊實(shí)際接收到的電壓反饋給稱重模塊。假設(shè)EXC+和EXC-為10V,線路損耗，傳感器2mV/V，實(shí)際上傳感器輸出最大信號(hào)為（）*2=19mV，而不是20mV。此時(shí)稱重傳感器內(nèi)部就會(huì)把19mV作為最大量程，前提是傳感器必須通過(guò)反饋回路把實(shí)際電壓反饋給稱重模塊。在稱重傳感器上將EXC+與 SENS+短接，EXC-與SENS-短接，僅限于傳感器與稱重模塊距離較近，電壓損耗非常小的場(chǎng)合，否則測(cè)量存在誤差。

安裝注意事項(xiàng)

1、稱重傳感器要輕拿輕放，尤其對(duì)于用合金鋁材料作為彈性體的小容量傳感器，任何振動(dòng)造成的沖擊或者跌落，都很有可能造成很大的輸出誤差。

2、設(shè)計(jì)加載裝置及安裝時(shí)應(yīng)保證加載力的作用稱重傳感器受力軸線重合，使傾斜負(fù)荷和偏心負(fù)荷的影響減至最小。

3、在水平調(diào)整方面。如果使用的是稱重傳感器的話，其底座的安裝平面要使用水平儀調(diào)整直到水平；如果是多個(gè)傳感器同時(shí)測(cè)量的情況，那么它們底座的安裝面要盡量保持在一個(gè)水平面上，這樣做的目的主要是為了保證每個(gè)傳感器所承受的力量基本一致。

4、按照其說(shuō)明中稱重傳感器的量程選定來(lái)確定所用傳感器的額定載荷。

5、為防止化學(xué)腐蝕．安裝時(shí)宜用凡士林涂稱重傳感器外表面。應(yīng)避免陽(yáng)光直曬和環(huán)境溫度劇變的場(chǎng)臺(tái)使用。

6、在稱重傳感器加載裝置兩端加接銅編織線做的旁路器。

7、電纜線不宜自行加長(zhǎng)，在確實(shí)需加長(zhǎng)時(shí)應(yīng)在接頭處錫焊，并加防潮密封膠。

8、在稱重傳感器周圍最好采用一些擋板把傳感器罩起來(lái)。這樣做的目的可防止雜物掉進(jìn)傳感器的運(yùn)動(dòng)部分，影響其測(cè)量精度。

9、傳感器的電纜線應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)動(dòng)力電源線或有脈沖波的場(chǎng)所，無(wú)法避競(jìng)時(shí)應(yīng)把稱重傳感器的電纜線單獨(dú)穿入鐵管內(nèi)，并盡量縮短連接距離。

10、按其說(shuō)明中的稱重傳感器量程選定來(lái)確定所用傳感器的額定載荷，稱重傳感器雖然本身具備一定的過(guò)載能力，但在安裝和使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免此種情況。有時(shí)短時(shí)間的超載，也可能會(huì)造成傳感器永久損壞。

11、在高度精度使用場(chǎng)合，應(yīng)使/稱重傳感器和儀表在預(yù)熱30分鐘后使用。

工作過(guò)程

在測(cè)量過(guò)程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會(huì)引起塑性變形。

應(yīng)變 (正向和負(fù)向) 通過(guò)安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。

儀表應(yīng)用

   稱重儀表也叫稱重顯示控制儀表，是將稱重傳感器信號(hào)（或再通過(guò)重量變送器）轉(zhuǎn)換為重量數(shù)字顯示，并可對(duì)重量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、統(tǒng)計(jì)、打印的電子設(shè)備，常用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化配料，稱重，以提高生產(chǎn)效率。

    在工企業(yè)中應(yīng)用的稱重儀表性能指標(biāo)通常用精確度（又稱精度）、變差、敏銳度來(lái)形貌。儀表工校驗(yàn)儀表通常也是調(diào)校精確度，變差和敏銳度三項(xiàng)。

1.變差是指稱重儀表被測(cè)變量（可明白為輸入信號(hào)）多次從差異偏向到達(dá)同一數(shù)值時(shí)，儀表指示值之間的最大差值，大概說(shuō)是儀表在外界條件穩(wěn)固的環(huán)境下，被測(cè)參數(shù)由小到大變革（正向特性）和被測(cè)參數(shù)由大到小變革（反向特性）不劃一的程度，兩者之差即為儀表變差?？煽啃?稱重控制儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所尋求的另一緊張性能指標(biāo)?？煽啃院蛢x表維護(hù)量是相反相成的，儀表可靠性高闡明儀表維護(hù)量小，反之儀表可靠性差，儀表維護(hù)量就大。對(duì)付化工企業(yè)檢測(cè)與進(jìn)程控制儀表，大部門安置在工藝管道、種種塔、釜、罐、器上.

2.稱重儀表在稱重傳感器中的穩(wěn)固性 在劃定事情條件內(nèi)，稱重儀表某些性能隨時(shí)間連結(jié)穩(wěn)固的本領(lǐng)稱為穩(wěn)固性（度）。儀表穩(wěn)固性是化工企業(yè)儀表工非常體貼的一天性能指標(biāo)。由于化工企業(yè)利用儀表的環(huán)境相比擬力惡劣，被測(cè)量的介質(zhì)溫度、壓力變革也相比擬力大，在這種環(huán)境中投入儀表利用，儀表的某些部件隨時(shí)間連結(jié)穩(wěn)固的本領(lǐng)會(huì)低沉，儀表的穩(wěn)固性會(huì)降落。徇或表征儀表穩(wěn)固性尚未有定量值，化工企業(yè)通常用儀表零漂移來(lái)衡量?jī)x表的穩(wěn)固性。稱重儀表穩(wěn)固性的優(yōu)劣直接干系到儀表的利用范疇，偶然直接影響化工生產(chǎn)，穩(wěn)固性不好造成的影響每每雙儀表精度降落對(duì)化工生產(chǎn)的影響還要大。穩(wěn)固性不好儀表維護(hù)量也大，是儀表工最不盼望出現(xiàn)的事情。

3.稱重儀表的敏銳度偶然也稱"放大比"，也是儀表靜特性貼切線上各點(diǎn)的斜率。增長(zhǎng)放大倍數(shù)可以提高儀表敏銳度，單純加大敏銳度并不變化儀表的基天性能，即稱重儀表精度并沒(méi)有提高，相反偶然會(huì)出現(xiàn)振蕩征象，造成輸出不穩(wěn)固。儀表敏銳度應(yīng)連結(jié)恰當(dāng)?shù)牧俊?/span>

   對(duì)于大部分客戶來(lái)講，儀表精度雖然是一個(gè)緊張指標(biāo)，但在實(shí)際利用中，每每更強(qiáng)調(diào)儀表的穩(wěn)固性和可靠性，因?yàn)榛て髽I(yè)檢測(cè)與進(jìn)程控制儀表用于計(jì)量的為數(shù)不多，而大量的是用于檢測(cè)。別的，利用在進(jìn)程控制體系中的檢測(cè)儀表其穩(wěn)固性、可靠性比精度更為緊張。

    隨著儀表更新?lián)Q代，特別是微電子技能引入稱重儀表制造行業(yè)，使儀表可告性大大提高。儀表生產(chǎn)廠商對(duì)這天性能指標(biāo)也越來(lái)越珍視，通常用平均無(wú)妨礙時(shí)間MTBF來(lái)形貌儀表的可靠性。一臺(tái)全智能稱重變送器的MTBF比一樣平常非智能儀表如電動(dòng)Ⅲ變送器要高10倍左右。稱重儀表在使用前要與稱重傳感器配套進(jìn)行數(shù)字標(biāo)定。標(biāo)定實(shí)際上就是用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)衡器進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)定后的儀表內(nèi)部保存有相對(duì)于這一組傳感器的標(biāo)定系數(shù)。有了這個(gè)系數(shù)后，儀表才可以把稱重傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓繑?shù)字顯示。

產(chǎn)品缺點(diǎn)

缺點(diǎn)一：輸出阻抗高，負(fù)載能力差

電容式稱重傳感器的容量受其電極的幾何尺寸等限制不易做得很大，一般為幾十到幾百微法，甚至只有幾個(gè)微法。因此，電容式稱重傳感器的輸出阻抗高，因而負(fù)載能力差，易受外界干擾影響產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法工作。必須采取妥善的屏蔽措施，從而給設(shè)計(jì)和使用帶來(lái)不便。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值極高，否則絕緣部分將作為旁路電阻而影響儀器的性能，為此還要特別注意周圍的環(huán)境如溫度、清潔度等。若采用高頻供電，可降低電容式稱重傳感器的輸出抗阻，但高頻放大、傳感器遠(yuǎn)比低頻的復(fù)雜，且寄生電容影響大，不易保證工作的穩(wěn)定性。

缺點(diǎn)二：輸出特性非線性

電容式稱重傳感器的輸出特性是非線性的，雖采用差分型來(lái)改善，但不可能完全消除。其他類型的電容傳感器只有忽略了電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)時(shí)，輸出特性才呈線性。否則邊緣效應(yīng)所產(chǎn)生的附加電容量將于傳感器電容器直接疊加，使輸出特性非線性。

缺點(diǎn)三：寄生電容影響大

電容式稱重傳感器的初始電容量小，而連接傳感器和電子線路的引線電容、電子線路的雜散電容以及傳感器內(nèi)板極與周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等所謂寄生電容缺較大，不僅降低了傳感器的靈敏度，而且這些電容常常是隨機(jī)變化的，將使儀器工作很不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度。因此對(duì)電纜的選擇、安裝、接法都有嚴(yán)格的要求。例如，采用屏蔽性好、自身分布電容小的高頻電線作為引線，引線粗而短，要保證儀器的雜散電容小而穩(wěn)定等等，否則不能保證高的測(cè)量精度。

應(yīng)該指出，隨著材料、工藝、電子技術(shù),特別是集成技術(shù)的高速發(fā)展，使電容式稱重傳感器的優(yōu)點(diǎn)得到發(fā)揚(yáng)而缺點(diǎn)不斷在克服。電容傳感器正逐漸成為一種高靈敏度、高精度，在動(dòng)態(tài)、低壓及一些特殊測(cè)量方面大有發(fā)展前途的傳感器。

誤差分析

1、稱重傳感器 運(yùn)用差錯(cuò)是操作人員發(fā)生的，這也意味著發(fā)生的緣由許多，例如，溫度不同時(shí)發(fā)生的差錯(cuò)，包羅探針?lè)胖眠^(guò)錯(cuò)或探針與測(cè)量地址之間不正確的絕緣，別的一些應(yīng)用差錯(cuò)包羅空氣或其他氣體的凈化過(guò)程中發(fā)生的過(guò)錯(cuò)，運(yùn)用差錯(cuò)也觸及變送器的過(guò)錯(cuò)放置，因而正或負(fù)的壓力將對(duì)正確的讀數(shù)形成影響。

2、特性差錯(cuò)為設(shè)備自身固有的，它是設(shè)備的、公認(rèn)的搬運(yùn)功用特性和實(shí)在特性之間的差，這種差錯(cuò)包羅DC漂移值、斜面的不正確或斜面的非線形。

3、動(dòng)態(tài)差錯(cuò)許多傳感器的特性和校準(zhǔn)都是適用靜態(tài)條件下的，這意味著運(yùn)用的輸入?yún)?shù)是靜態(tài)或類似于靜態(tài)的，許多傳感器具有較強(qiáng)阻尼，因而它們不會(huì)對(duì)輸入?yún)?shù)的改動(dòng)進(jìn)行疾速呼應(yīng)，如，熱敏電阻需求數(shù)秒才干呼應(yīng)溫度的階躍改動(dòng)。

4、熱敏電阻不會(huì)當(dāng)即跳躍至新的阻抗，或發(fā)生驟變，相反，它是慢慢地改動(dòng)為新的值，然后，若是具有推遲特性的稱重傳感器對(duì)溫度的疾速改動(dòng)進(jìn)行呼應(yīng)，輸出的波形將失真，由于其間包含了動(dòng)態(tài)差錯(cuò)。發(fā)生動(dòng)態(tài)差錯(cuò)的要素有呼應(yīng)工夫、振幅失真和相位失真。

5、插入差錯(cuò)是當(dāng)體系中刺進(jìn)一個(gè)傳感器時(shí)，由于改動(dòng)了測(cè)量參數(shù)而發(fā)生的差錯(cuò)，普通是在進(jìn)行電子丈量時(shí)會(huì)呈現(xiàn)這樣的問(wèn)題，但是在其他方法的測(cè)量中也會(huì)呈現(xiàn)類似問(wèn)題，例如一個(gè)伏特計(jì)在回路中測(cè)量電壓，它肯定會(huì)有一個(gè)固有阻抗，比回路阻抗要大許多，或許呈現(xiàn)回路負(fù)荷，這時(shí)，讀數(shù)就會(huì)有很大的差錯(cuò)，這種類型的差錯(cuò)發(fā)生的緣由是運(yùn)用了一個(gè)對(duì)體系(如，壓力體系)而言過(guò)于大的變送器;或許是體系的動(dòng)態(tài)特性過(guò)于緩慢，或許是體系中自加熱加載了過(guò)多的熱能。

6、環(huán)境差錯(cuò)來(lái)源于傳感器運(yùn)用的環(huán)境，稱重傳感器要素包羅溫度，或是搖擺、轟動(dòng)、海拔、化學(xué)物質(zhì)蒸發(fā)或其他要素，這些常常影響傳感器的特性，所以在實(shí)踐運(yùn)用中，這些要素總是被分類會(huì)集在一起的。