称重传感器的定义

称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。称重传感器主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式。

称重传感器的工作原理

    负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称，用单项参数评价它的计量特性。

电阻应变式称重传感器主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。

称重传感器按转换方法可以分为八类：

　　1、电阻应变式

　　电阻应变式是使用***的称重传感器，它利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。

　　2、液压式

　　液压式传感器结构简单而牢固，测量范围大，但准确度一般不超过1/100。

　　3、电容式

　　它利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作。电容式传感器耗电量少，造价低，准确度为1/200～1/500。

　　4、数字式

　　数字称重传感器是一种能将重力转变为电信号的力-电转换装置，它主要是指集电阻应变式称重传感器、电子放大器、模数转换技术、微处理器于一体的新型传感器。

　　数字称重传感器和数字计量仪表技术的发展已逐渐成为称重技术领域的新宠，其以调试简便高效、适应现场能力强等优势正在该领域崭露头角。

　　5、板环式

　　板环式称重传感器的结构具有明确的应力流线分布、输出灵敏度高、弹性体为一整体、结构简单、受力状态稳定、易于加工等优点。目前在传感器生产中还占着较大的比例,而对这种结构传感器的设计公式目前还不很完善。

　　6、振动式

　　弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。

　　7、陀螺仪式

　　陀螺仪式传感器响应时间快(5秒)，无滞后现象，温度特性好（3ppm）， 振动影响小， 频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率和高的计量准确度。

　　8、光电式

包括光栅式和码盘式两种。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。

称重传感器的选用

环境给称重传感器造成的影响主要有以下几个方面：

   （1）高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；另外，必须加有隔热、水冷或气冷等装置。

   （2）粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。不同的传感器其密封的方式是不同的，其密闭性存在着很大差异。常见的密封有密封胶充填或涂覆；橡胶垫机械紧固密封；焊接（氩弧焊、等离子束焊）和抽真空充氮密封。

    从密封效果来看，焊接密封为，充填涂覆密封胶为量差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器，可选择涂胶密封的传感器，而对于一些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器，应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。

   （3）在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响，应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩，抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。

   （4）电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。在此情况下，应对传感器的屏蔽性进行严格检查，看其是否具有良好的抗电磁能力。

   （5）易燃、易爆不仅对传感器造成***性的损害，而且还给其它设备和人身安全造成很大的威胁。因此，在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感器，这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性，还要考虑到防爆强度，以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。

称重传感器数量和量程的选择

称重传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数（支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定）来确定。一般来说，秤体有几个支撑点就选用几只传感器，但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一只传感器，一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。

称重传感器量程的选择可依据秤的称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每只传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，***传感器的安全和寿命。

称重传感器量程计算公式

称重传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。

公式如下：

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

C—单个传感器的额定量程；W—秤体自重；Wmax—被称物体净重的值；N—秤体所采用支撑点的数量；K-0—保险系数，一般取值在1.2～1.3之间人；K-1—冲击系数；K-2—秤体的重心偏移系数；K-3—风压系数。

称重传感器量程选择注意事项

    一般应使传感器工作在其30%～70%量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%～30%之内，使传感器的称量储备量增大，以***传感器的使用安全和寿命。

称重传感器的精度等级

称重传感器的准确度等级包括传感器的非线形、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在选用传感器的时候，不要单纯追求高等级的传感器，而既要考虑满足电子秤的准确度要求，又要考虑其成本。称重传感器精度等级的选择必须满足下列两个条件：

1.满足仪表输入的要求。称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A／D转换等处理之后显示称量结果的。因此，传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入情号大小，即将传感器的输出灵敏度代人传感器和仪表的匹配公式，计算结果必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。

2.满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。

称重传感器技术参数

额定称量              kg     300，500，1000，2000，3000，5000，1000，15000，20000

灵敏度             MV/V          2±002

重复性             %R.C.     ≤0.01

滞后                 %R.C.     ≤0.02

非线性             %R.C.     ≤0.02

蠕变（30分钟）    %R.C.     ≤0.02

零点输出             %R.C.     ≤1

温度系数             ℃           -10~ 40

工作温度范围         ℃           -20~ 60

输入阻抗             Ω           381±4

输出阻抗             Ω           350±1

建议激励电压         V（DC/AC）   5~15

激励电压         V（DC/AC）   15

安全过载             %R.C.           150

极限过载             %R.C.           250

防护等级                  IP67

电缆长度             m              6m

称重传感器的缺点

称重传感器并不是***的，它也存在着无法克服的缺点。

1、输出特性非线性

电容式称重传感器的输出特性是非线性的，虽采用差分型来改善，但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时，输出特性才呈线性。否则边缘效应所产生的附加电容量将于传感器电容器直接叠加，使输出特性非线性。

2、寄生电容影响大

电容式称重传感器的初始电容量小，而连接传感器和电子线路的引线电容、电子线路的杂散电容以及传感器内板极与周围导体构成的电容等所谓寄生电容缺较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容常常是随机变化的，将使仪器工作很不稳定，影响测量精度。

3、输出阻抗高，负载能力差

电容式称重传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制不易做得很大，一般为几十到几百微法，甚至只有几个微法。因此，电容式称重传感器的输出阻抗高，因而负载能力差，易受外界干扰影响产生不稳定现象，严重时甚至无法工作。

称重传感器的应用范围及用途

称重传感器型式的选择主要取决于称量的类型和安装空间，***安装合适，称量***；另一方面，要考虑厂家的建议。

厂家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构型式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围，譬如铝式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡、天车秤等；柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。

称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、灌装秤等。

称重传感器安装注意事项

1、称重传感器要轻拿轻放，尤其对于用合金铝材料作为弹性体的小容量传感器，任何振动造成的冲击或者跌落，都很有可能造成很大的输出误差。

2、设计加载装置及安装时应***加载力的作用称重传感器受力轴线重合，使倾斜负荷和偏心负荷的影响减至最小。

3、在水平调整方面。如果使用的是称重传感器的话，其底座的安装平面要使用水平仪调整直到水平；如果是多个传感器同时测量的情况，那么它们底座的安装面要尽量保持在一个水平面上，这样做的目的主要是为了***每个传感器所承受的力量基本一致。

4、按照其说明中称重传感器的量程选定来确定所用传感器的额定载荷。

5、为防止化学腐蚀．安装时宜用凡士林涂称重传感器外表面。应避免阳光直晒和环境温度剧变的场台使用。

6、在称重传感器加载装置两端加接铜编织线做的旁路器。

7、电缆线不宜自行加长，在确实需加长时应在接头处锡焊，并加防潮密封胶。

8、在称重传感器周围采用一些挡板把传感器罩起来。这样做的目的可防止杂物掉进传感器的运动部分，影响其测量精度。

9、传感器的电缆线应远离强动力电源线或有脉冲波的场所，无法避竞时应把称重传感器的电缆线单独穿入铁管内，并尽量缩短连接距离。

10、按其说明中的称重传感器量程选定来确定所用传感器的额定载荷，称重传感器虽然本身具备一定的过载能力，但在安装和使用过程中应尽量避免此种情况。有时短时间的超载，也可能会造成传感器***损坏。

11、在高度精度使用场合，应使/称重传感器和仪表在预热30分钟后使用。

称重传感器使用注意事项

    电阻应变式称重传感器是称重传感器使用***的一种，它的耐用性、可靠性、准确性是不容置疑的，也正是因为它的这些特性，导致它在使用中会遇到一些麻烦，使用称重传感器应注意哪些事项？

　　1、注意使用环境

　　高温、粉尘、潮湿以及腐蚀性较高的环境、电磁场环境等都会对称重传感器造成严重损伤会影响。因此要注意称重传感器使用环境，或者在既定环境下选择相应的称重传感器。

　　2、防止超载

　　要避免超载给称重传感器带来的损坏，即使称重传感器有一定的过载能力。

　　3、电路连接

　　通向显示电路或从电路引出的导线，均应采用屏蔽电缆，感器输出信号读出电路不能与一些能够产生干扰与高热量的设备放在一起。

　　4、防止杂物玷污传感器

　　杂物玷污传感器也许会影响传感器的可动部分运动和精度。可在称重传感器周围设置一些“挡板”或者用薄金属板把传感器罩起来。

　　5、使用电气旁路

　　为了避免电焊电流或雷击带来的损伤，传感器应采用铰合铜线(截面积约50mm2)形成电气旁路，同时避免强烈的热辐射。

　　6、安装水平仪

　　为了***称重的精度，应对单只传感器安装底座的安装平面用水平仪调整水平。为了使各传感器所承受的负荷基本一致，多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个水平面上。

　　7、要轻拿轻放

　　称重传感器要防止任何冲击、跌落等，轻拿轻放。同时安装传感器的底座要平整、清洁，有足够的强度和刚性，无任何油膜，胶膜等存在。

　　8、防止某些横向力作用在传感器上

　　可采用球形轴承、关节轴承、定位紧固器等有自动定位或复位作用的结构配件。

　　9、电源线和控制线应绞合起来

　　合程度50转/米，若传感器信号线需要延长，则应采用***的密封电缆接线盒。若信号电缆线很长，应考虑采用带有中继放大器的电缆补偿电路。

　　10、电气连接

　　传感器的信号电缆不能够和强电电源线或控制线并行布置。