大氣壓力的變化對電子秤稱(chēng)重傳感器的輸出存在一定的影響，當該影響量超過(guò)一 定量時(shí)會(huì )影響到電子秤傳感器的計量性能；通過(guò)大量的試驗分析，確定大氣壓力的變化對不同結構、不同量程、不同準確度等級及不同密封工藝的電子秤稱(chēng)重傳感器帶來(lái)的影響量的大小，從而提出是 否有必要在型式試驗時(shí)對所有的電子秤稱(chēng)重傳感器都做大氣壓力影響試驗。

一、弓丨言

稱(chēng)重傳感器是電子秤的核心部件，其計量 性能直接影響到貿易結算的準確性；大氣壓力影 響是稱(chēng)重傳感器的重要性能之一，國際法制計量 組織稱(chēng)重傳感器國際建議OIML R60及稱(chēng)重傳感器 國家標準GB 7551-2008均規定：當大氣壓力變化 可能明顯地影響傳感器輸出時(shí)，應考慮這種變化; 因此大氣壓力影響也是稱(chēng)重傳感器型式評價(jià)必須 試驗的項目之一。盡管傳感器的輸出受大氣壓力 變化影響，但大氣壓力的變化對不同結構、不同 量程、不同準確度等級、不同密封工藝的稱(chēng)重傳 感器帶來(lái)的影響量的大小是不同的，有的稱(chēng)重傳 感器幾乎沒(méi)有影響。根據我們多年來(lái)大量的試驗 分析統計，大氣壓力影響試驗項目不符合要求的 情況極少出現。

二、大氣壓力對電子秤稱(chēng)重傳感器的影響機理

按照制造工藝的不同，稱(chēng)重傳感器的密封方式 大致可分膠封、焊接密封兩類(lèi)；理論上說(shuō)，膠封的 稱(chēng)重傳感器，當環(huán)境大氣壓力產(chǎn)生變化時(shí)，內外部 不能形成壓差，所以大氣壓力的變化應該對它沒(méi)有影響；而焊接密封的稱(chēng)重傳感器，當環(huán)境大氣壓力 產(chǎn)生變化時(shí)，內外部會(huì )形成壓差，從而對傳感器產(chǎn) 生附加作用力，當該作用力與傳感器受力方向一致 時(shí)，可能對輸出會(huì )產(chǎn)生較大的影響。

焊接密封的稱(chēng)重傳感器通常用波紋管或不銹 鋼膜片進(jìn)行焊接密封，柱式傳感器通常采用不銹 鋼膜片密封焊接，如圖1所示。

當大氣壓力變化ikp時(shí)，膜片上受到的附加作用 力可表示成：

其中：F—稱(chēng)重傳感器的最大量程對應的力 值（N

于是可以根據式（D、 (2估計大氣壓力對 傳感器輸出的影響，由式（D、 (2可見(jiàn)，大氣 壓力變化引起稱(chēng)重傳感器輸出的變化與密封膜片 受力面積及稱(chēng)重傳感器的量程有關(guān)；小量程的傳 感器影響量相對較大，但這種柱式結構的傳感器 量程一般都在It以上，所以實(shí)際大氣壓力影響也 不大。

對于較小量程的稱(chēng)重傳感器一般采用波紋管 焊接密封的方式，如圖2、圖3所示，大氣壓力變 化引起的傳感器的輸出變化也可按式（D、 (2 進(jìn)行估計，只是前者傳感器其受力方式與加載方 向不一致，所以大氣壓力對它的影響較小。后者 大氣壓力變化引起的附加作用力與傳感器受力方 向一致，大氣壓力對它的影響較大。

三、國家標準對大氣壓力影響的要求 由于大氣壓力可能影響稱(chēng)重傳感器的計量特 性，稱(chēng)重傳感器國家標準GB 7551-2008對其有明確的規定，要求在95kPa?105kPa的大氣壓力范圍內，當大氣壓力變化1kPa時(shí)，傳感器輸出變 化不應大于最小檢定分度值Vnm，并規定了具體計 算方法：

四、大氣壓力試驗裝置

傳感器大氣壓力影響需要用專(zhuān)用大氣壓力模 擬裝置進(jìn)行試驗，為了更好地滿(mǎn)足稱(chēng)重傳感器大 氣壓力試驗要求，我們研制了一臺氣壓環(huán)境模擬 試驗裝置，該裝置由密閉壓力腔體、全封閉壓縮 機、換向閥、擴散硅壓強傳感器及壓力控制用數 字指示控制儀等部分組成。其工作原理為將傳感 器放置在密閉的腔體內，將傳感器的輸出導線(xiàn)通 過(guò)特殊設計的電源-信號傳遞接頭從密閉的腔體 內向外部傳遞，并和外部的傳感器指示儀表相連 接。 數字壓力指示控制儀根據擴散硅壓強傳感器 測量到實(shí)時(shí)壓力控制全封閉壓縮機工作，用換向 閥選擇增加或減小腔內壓力，達到預期氣壓大??； 進(jìn)而對放置在腔內稱(chēng)重傳感器的輸出變化進(jìn)行測 量。如圖4所示。

使用時(shí)將稱(chēng)重傳感器放置在密閉壓力腔體內， 將傳感器電纜線(xiàn)按規定的要求連接到箱體內的全 封閉多芯電接頭上，將密封門(mén)關(guān)閉鎖緊；根據試 驗要求設置控制目標壓力，啟動(dòng)壓縮機使密閉腔體內的壓力達到預定壓力，用精密數字測量?jì)x對 稱(chēng)重傳感器輸出進(jìn)行測試，控制系統如圖5所示。

該裝置采用特殊設計的不銹鋼內膽確保氣密性 和傳感器測量要求，從而在氣壓變化準確的前提下 可保證了稱(chēng)重傳感器的輸出變化測量的準確。其特 點(diǎn)是密封性好，準確度高，有較大的尺寸空間，能 對大尺寸的傳感器以及能同時(shí)對多只傳感器進(jìn)行測 量，滿(mǎn)足稱(chēng)重傳感器國家型式評價(jià)實(shí)驗室的需要。

五、試驗情況

使用上述試驗裝置，對不同結構、不同量程、 不同密封方式的稱(chēng)重傳感器做了大量的試驗，例 舉典型測試結果如表1所示。

由表1試驗數據可見(jiàn)，波紋管密封焊接的S 形200kg稱(chēng)重傳感器每10kPa的零點(diǎn)輸出變化為 0.00434mV/V，在上述試驗中影響量最大；該傳感 器的滿(mǎn)量程輸出為2mV/V，按照公式(1)、 (2)計

算該稱(chēng)重傳感器的大氣壓力影響：

按C1級，vmn=0.2kg計算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.25； vmn=0.1kg計算時(shí)，每千帕以v 為單位的變化為0.50。

按C2級，vnm=0.2kg計算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.5； vmn=0.1kg計算時(shí)，每千帕以v為 單位的變化為1.0。

按C3級，vmn=0.2kg計算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.75； vmn=0.1kg計算時(shí)，每千帕以v 為單位的變化為 1.5。

顯然，S形200kg稱(chēng)重傳感器按C2、C3級計 算所得大氣壓力影響已經(jīng)超過(guò)允許值。

六、結束語(yǔ)

大氣壓力影響是稱(chēng)重傳感器的一個(gè)重要影響量，大量試驗結果表明：稱(chēng)重傳感器受大氣壓力 的影響程度與其類(lèi)型、量程及準確度有關(guān)，較大 量程稱(chēng)重傳感器受大氣壓力的影響較??；懸臂梁 式結構的稱(chēng)重傳感器受大氣壓力的影響也很??； 膠封的稱(chēng)重傳感器幾乎沒(méi)有影響；另外，相同類(lèi) 型的傳感器準確度等級越高，大氣壓力影響量計 算值越大。所以，只有量程較小并且大氣壓力產(chǎn) 生附加力與傳感器加荷方向一致的焊接密封式稱(chēng) 重傳感器需要進(jìn)行大氣壓力影響試驗，其余稱(chēng)重 傳感器受大氣壓力的影響基本不影響其計量性能， 特別是膠封的稱(chēng)重傳感器，因此我們建議在對稱(chēng) 重傳感器進(jìn)行型式試驗時(shí)，不必對所有的稱(chēng)重傳 感器做大氣壓力影響試驗，僅對焊接密封的小量 程傳感器進(jìn)行大氣壓力影響試驗，以免浪費大量 的人力物力資源。