稱(chēng)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) 決定了電子秤的準確度和穩定性。在設計、安裝和改造電子秤時(shí)，如果稱(chēng)重傳感器選擇 和載荷分配調整不當，將直接造成電子秤稱(chēng)量超差，重復性差等一系列故障，使企業(yè)物資 計量數據的準確性無(wú)法保證，嚴重的甚至使電子秤不能工作。本文結合筆者多年從事電子秤技術(shù)工作的經(jīng)驗和實(shí)踐，從工作環(huán)境、適用范圍、傳感器數量和量程選擇、準確度等級 的選擇等幾個(gè)方面介紹了在設計、安裝和改造電子秤時(shí)選擇稱(chēng)重傳感器的一般方法，并以 支承安裝、并聯(lián)使用的多個(gè)電阻應變稱(chēng)重傳感器為例，詳細闡述了稱(chēng)重傳感器載荷分配的調 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(chēng)重傳感器是電子秤的核心部件，它的性 能和工作狀態(tài)決定了電子秤的準確度和穩定性。 在設計、安裝和改造電子秤時(shí)，如果稱(chēng)重傳感 器選擇和載荷分配調整不當，將直接造成電子秤稱(chēng)量超差，重復性差等一系列故障，使企業(yè)物 資計量數據的準確性無(wú)法保證，嚴重的甚至使電 子衡器不能工作。本文結合筆者多年從事電子秤技術(shù)工作的經(jīng)驗和實(shí)踐，探討電子衡器稱(chēng)重傳 感器選擇和載荷分配調整的方法，供同行參考。

1.稱(chēng)重傳感器的選擇

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

1.1要考慮稱(chēng)重傳感器的實(shí)際工作環(huán)境

稱(chēng)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(chēng)重傳感器造成的影響主要有以 下幾個(gè)方面：

1.1.1稱(chēng)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、 設備傷害，也會(huì )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(chēng)重傳感器必須 有很好的防爆性能。必須選用專(zhuān)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 強度。

1.1.2高溫會(huì )造成傳感器外層防護材料熔化、 內部焊點(diǎn)開(kāi)焊、彈性體變形產(chǎn)生附加應力等問(wèn)題。 同時(shí)高溫還會(huì )使傳感器的輸出信號產(chǎn)生溫漂，造 成稱(chēng)重信號的錯誤和不穩定。因此，在熔煉、鑄造設備附近等高溫環(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部短路，應選用密閉性、抗 腐蝕性能高的稱(chēng)重傳感器，防護等級應至少達到 IP67 級。

1.2要考慮稱(chēng)重傳感器的適用范圍，正確選 擇傳感器形式

稱(chēng)重傳感器有多種分類(lèi)形式：

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

1.2.2按物理機構分類(lèi)：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(lèi)：合金鋼式、鋁合金 式等等。

各種形式的稱(chēng)重傳感器都有各自的特點(diǎn)，如 電阻應變式具有穩定性、線(xiàn)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、便于安裝，多用在大噸位的汽車(chē)衡上。

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

1.3 稱(chēng)重傳感器數量和量程的選擇

1.3.1傳感器數量的選擇需要根據電子秤的用途、秤體結構、支撐點(diǎn)數支撐點(diǎn)數應根據 秤體的物理結構、重心確定來(lái)決定。一般來(lái)說(shuō), 秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就應選用幾個(gè)傳感器。但有些 特殊的電子秤，如電子吊秤、機電結合電子秤 應根據秤體特殊結構確定使用傳感器的數量。

傳感器的量程選擇 傳感器量程的選擇是依據電子秤的最大秤 量、選用傳感器的個(gè)數、秤體自重、可能產(chǎn)生的 最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(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(chēng)量準確度越高。但在實(shí)際 使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)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(chēng)物的最大重量；

N秤體選用的傳感器的數量；

K。保險系數：一般取1.2?1.3 ；

K,沖擊系數：根據實(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，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，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lot電子地上衡，最大秤量10t,秤 體自重2.6t,采用四個(gè)稱(chēng)重傳感器，選取保險系數 K1=1.25,根據該電子地上衡工作情況：沖擊力較 小、秤體制造較嚴謹重心偏移很小、在車(chē)間內使 用基本無(wú)風(fēng)，可選沖擊系數K1=1.2、重心偏移系 數K2=1.01、風(fēng)壓系數&=1。我們來(lái)計算一下傳感器量程C=KoKiK2K3(Wm,x+WyN=1.25^ 1.2x 1.01x lx (10+2.6)/4=4.77225t

結合國內稱(chēng)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(chēng)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(dòng)態(tài)汽車(chē)衡等，在選擇傳感器時(shí)，為了保證傳感器的安全和壽命，保險系數和沖擊 系數應選擇的大一些。

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

對稱(chēng)重傳感器準確度等級的選擇必須滿(mǎn)足下 面兩個(gè)條件：

1.4.1滿(mǎn)足電子秤準確度的要求

—臺電子秤主要是由秤體、稱(chēng)重傳感器、 稱(chēng)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)電子秤的準確度。因此，為保證整個(gè)電子秤的使用 準確度，必須選擇準確度等級高于電子秤準確 度要求的傳感器。

目前國內平臺秤或汽車(chē)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不大于3000 分度的中準確度級秤。我國JJG555- 1996《非自動(dòng) 秤通用檢定規程》等效采用了 OIMLR76國際建 議，其中對傳感器的規定中，也有如下的條款： “稱(chēng)重傳感器的最大分度數他應不小于秤的 檢定分度數n”即nA n。

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

1.4.2滿(mǎn)足稱(chēng)重顯示儀表信號輸入的要求

稱(chēng)重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過(guò)濾 波、放大、A/D轉換等處理后顯示稱(chēng)重結果的。如 果稱(chēng)重傳感器輸出靈敏度與儀表不匹配，輸出信 號不能滿(mǎn)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，計算結果必須符 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：一臺最大秤量為2t的電子平臺秤， 需要分度值為1kg,分度數為2000,現選用4只 SB-1C3級稱(chēng)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。計算傳感器是否能滿(mǎn)足儀表信號輸入的要求。

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

根據公式計算：

所以，選用的傳感器滿(mǎn)足儀表輸入靈敏度的 要求。

2.稱(chēng)重傳感器載荷分配的調整

電子秤是一種復雜的機械、電子結合的計 量設備，正確選擇了稱(chēng)重傳感器只是為電子秤準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確度，后 續的調整也很重要。

電子秤大多數使用多個(gè)稱(chēng)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)行分部調整和整機調整，其中最重要的就是 對多個(gè)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行載荷分配的調整，即通常 所說(shuō)進(jìn)行傳感器受力一致性調整。下面就以支承 安裝、并聯(lián)使用的多個(gè)電阻應變稱(chēng)重傳感器為例, 介紹載荷分配的檢查調整方法。吊掛式安裝的稱(chēng) 重傳感器載荷分配的調整也可參考。

2.1稱(chēng)重傳感器載荷分配調整的依據和前提條件

電子秤多個(gè)稱(chēng)重傳感器載荷分配的調整, 即通過(guò)調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(wèn)題的影響，保證秤臺支承 的穩定性，從而保證秤臺重心不變及承重傳力正 確，達到保證衡器的準確度和有關(guān)計量性能要求。

稱(chēng)重傳感器載荷調整的前題條件，主要是對 衡器各部件的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查調整，達到技術(shù) 標準、檢定規程、施工圖等技術(shù)文件規定的技術(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秤臺結構

秤臺除滿(mǎn)足計量性能和使用要求外，應具有 秤臺結構的對稱(chēng)性、自重分布的均勻性。

2.1.2稱(chēng)重儀表系統

稱(chēng)重儀表系統按要求技術(shù)指標測試合格.

2.1.3稱(chēng)重傳感器的選擇及連接 稱(chēng)重傳感器的選擇除按上文所述滿(mǎn)足各項要 求外，應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(xiàn)補償盒中正確連接。 接線(xiàn)補償盒盡可能安裝在計量室內稱(chēng)重儀表附近。

2.1.4稱(chēng)重傳感器輸出靈敏度再補償 稱(chēng)重傳感器在制造時(shí)已進(jìn)行了多種補償，其 中包括輸出靈敏度補償。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(chēng)量誤差。因此，每個(gè)傳感器的實(shí)際供橋電壓 根據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)行靈敏度再補償時(shí)，實(shí)際供橋電 壓的選擇方法是：設多個(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)調節接線(xiàn)補償盒中對稱(chēng)串聯(lián)在傳 感器輸入回路的電位器實(shí)現。

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(cháng)度及布線(xiàn)均有嚴格要求；電纜質(zhì)量好， 線(xiàn)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、分布電容等直 流、交流參數相同；標定臉定與使用電纜長(cháng) 度一致，并要求所用傳感器電纜固定長(cháng)度相等： 當實(shí)際使用中電纜不夠長(cháng)時(shí)，續接線(xiàn)應采用與傳 感器一致的電纜，采取焊接，不用插頭座形式連 接,焊接處采取防護措施；布線(xiàn)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)，達到屏蔽效果；采用比率測量長(cháng)線(xiàn)補償技 術(shù)，尤其是電纜較長(cháng)時(shí)很有必要等等。

2.1.6 傳感器支承高度調整裝置

除采用墊板有級調高裝置外，最好有雙面調整專(zhuān)用墊塊等無(wú)級調高裝置，或稱(chēng)微調裝置。如 果沒(méi)有無(wú)級調高裝置，可備薄墊板。無(wú)級調高裝 置初始安裝時(shí)高度應放置在正負可調范圍的零位 處。

2.1.7秤臺安裝的初始水平度、標高及相關(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，不僅要達到技術(shù)文件規定的技術(shù)狀態(tài) 要求，而且直接影響載荷在傳感器上的分配。

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

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 出靈敏度再補償，確定了實(shí)際供橋電壓Ui。因此， 可以根據傳感器標定（檢定）時(shí)的空載輸出值 Eoib計算在實(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)行現場(chǎng)實(shí)測： 用千斤頂抬起秤臺，用稱(chēng)重儀表或高精度數字電 壓表在接線(xiàn)補償盒中測量各傳感器空載時(shí)的輸出 值Eoi。筆者認為，實(shí)測方法更準確、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, 并計算輸出增加值ΔE2 ：

2.2.3傳感器載荷分配的調整 我們通過(guò)實(shí)踐認為，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，且衡器準確度越高，調整 應更精心細致。

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)級調高裝置進(jìn)行調整，或用千斤頂抬起秤臺，用薄墊板進(jìn)行調整，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，或輸出增加值遠大于平均增加 值時(shí)，則用該傳感器的無(wú)級調高裝置進(jìn)行調整， 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)應用。當 秤臺自重較輕或調整要求更高時(shí)，還可進(jìn)行加載 調整或校核。若使用n個(gè)傳感器，則用約等于1/n 最大秤量的標準砝碼置于秤臺中間，進(jìn)行調整或 校核。加載調整或校核時(shí)，要求所加載荷在秤臺 上具有幾何位置的對稱(chēng)性，以保證傳感器載荷分 配的均勻性。

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

3.結語(yǔ)

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