1　　基本簡介

　　舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和使用環(huán)境條件*不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區(qū)分。舊國標(biāo)共有21項指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗；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項指標(biāo)中的大誤差，來確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級，分別用0.02、0.03、0.05表示。

　　衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測物體上的重力按一

　　定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號。考慮到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對轉(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)量計量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器準(zhǔn)確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶（圖1）聯(lián)系起來，以便選用對應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱重傳感器。國際法制計量組織（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)由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶δ。這就允許制造廠對構(gòu)成計量總誤差的各個分量進(jìn)行調(diào)整，從而獲得期望的準(zhǔn)確度[1]  。

2　　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、振動式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用廣。

　　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（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光柵。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿系統(tǒng)使表盤軸旋轉(zhuǎn)，帶動移動光柵轉(zhuǎn)動，使莫爾條紋也隨之移動。利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，即可計算出移過的莫爾條紋數(shù)量，測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量。

　　碼盤式傳感器（圖3）的碼盤（符號板）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。加在承重臺上的被測物通過傳力杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)時，碼盤也隨之轉(zhuǎn)過一定角度。光電池將透過碼盤接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理，后在顯示器上顯示出代表被測質(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

　　如圖4所示，在受被測物重力P作用時，液壓油的壓力增大，增大的程度與P成正比。測出壓力的增大值，即可確定被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固，測量范圍大，但準(zhǔn)確度一般不超過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，另一塊可移動。在承重臺加載被測物時，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。測出頻率的變化即可求出承重臺上被測物的質(zhì)量。電容式傳感器耗電量少，造價低，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)中的三大類無源元件，電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的傳感器，它實質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。

　　電容式傳感器具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）高阻抗，小功率，僅需很低的輸入能量。

　?。?）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）動態(tài)響應(yīng)快，工作頻率可達(dá)幾兆赫，稠b接觸測量，被測物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可。

　　（4）結(jié)構(gòu)簡單．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：因此它在非電量測量和自動檢測中得到廣泛應(yīng)用，可測量壓力、位移、轉(zhuǎn)速、加速度、A度、厚度、液位、濕度、振動、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

　　它利用承重臺上的負(fù)荷與電磁力相平衡的原理工作（圖5）。當(dāng)承重臺上放有被測物時，杠桿的一端向上傾斜；光電件檢測出傾斜度信號，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

　　鐵磁元件在被測物重力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，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)的次級線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測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萬千克。

　　振動式

　　彈性元件受力后，其固有振動頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，即可求出被測物作用在彈性元件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動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)承重臺上加有被測物時，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，并可測出振蕩頻率。當(dāng)承重臺上加有被測物時，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。外框架經(jīng)萬向聯(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）在未受外力作用時保持水平狀態(tài)。轉(zhuǎn)子軸的一端在受到外力（P/2）作用時，產(chǎn)生傾斜而繞垂直軸Z 轉(zhuǎn)動（進(jìn)動）。進(jìn)動角速度ω與外力P/2成正比，通過檢測頻率的方法測出ω，即可求出外力大小，進(jìn)而求出產(chǎn)生此外力的被測物的質(zhì)量。

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

　　電阻應(yīng)變式

　　利用電阻應(yīng)變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作（圖11）。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜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,而對這種結(jié)構(gòu)傳感器的設(shè)計公式目前還不很完善。因這種彈性體的應(yīng)變計算比較復(fù)雜,通常在設(shè)計時把它看作為圓環(huán)式彈性體進(jìn)行估算。特別是對1t及以下量程的板環(huán)式傳感器設(shè)計計算誤差更大,同時往往還會出現(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

　　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)殡娦盘柕牧?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（英文簡稱AMC）、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)（英文簡稱ADC）、微處理器（簡稱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)字計量儀表技術(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)試簡便、適應(yīng)現(xiàn)場能力強(qiáng)等優(yōu)勢正在該領(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為常見的一種傳感器,主要用于測固體間的拉力和壓力，通用也人們也稱之為拉壓力傳感器，因為它的外形像S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)改秤等電子測力稱重系統(tǒng)。

3　　構(gòu)成

　　1、敏感元件

　　直接感受被測量（質(zhì)量）并輸出與被測量有確定關(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的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?/p>

　　2、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量的信號。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計（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)生變形的同時輸出電量。

　　3、測量元件

　　將變換元件的輸出變換為電信號，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。

　　4、輔助電源

　　為傳感器的電信號輸出提供能量。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)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：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?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

　　由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中*的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。

　　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。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。

　　設(shè)有一個金屬電阻絲，其長度為L，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，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，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。

　　對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，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)號表示伸長時，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））說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。

　　需要說明的是：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)決定的一個常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。

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

　　常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（2--6）常寫作：

　　ΔR/R = Kε （2—8）

　　二、彈性體

　　彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應(yīng)變場（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)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。

　　以稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應(yīng)力分布。

　　設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。

　　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)變片實際感受的是“平均”狀態(tài)。

　　三、檢測電路

　　檢測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?。因為惠斯登電橋具有很多?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。

　　因為全橋式等臂電橋的靈敏度高，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部分：應(yīng)變片材料、彈性體材料、貼片黏合劑材料、密封膠材料、引線密封材料和引線材料。

　　應(yīng)變片和電阻元件材料

　　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候，產(chǎn)生形變一樣，因為應(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；同時它還須具有復(fù)位性，在外力消失的時候，可以自動復(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。

　　貼片黏合劑材料

　　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、儲存時間、固化方式、固化時間等關(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。

　　引線密封和引線材料

　　傳感器輸出引線如果不固定的話，會發(fā)生損壞或松動，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定或沒有輸出。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)和緊固力度也會給輸出帶來影響。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。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、無線電波干擾嚴(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)。

4　　注意事項

　　1、稱重傳感器要輕拿輕放，尤其對于用合金鋁材料作為彈性體的小容量傳感器，任何振動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)計加載裝置及安裝時應(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；如果是多個傳感器同時測量的情況，那么它們底座的安裝面要盡量保持在一個水平面上，這樣做的目的主要是為了保證每個傳感器所承受的力量基本一致。

　　4、按照其說明中稱重傳感器的量程選定來確定所用傳感器的額定載荷。

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

　　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，在確實需加長時應(yīng)在接頭處錫焊，并加防潮密封膠。

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

　　9、傳感器的電纜線應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)動力電源線或有脈沖波的場所，無法避競時應(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、按其說明中的稱重傳感器量程選定來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載能力，但在安裝和使用過程中應(yīng)盡量避免此種情況。有時短時間的超載，也可能會造成傳感器損壞。

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

　　應(yīng)用

　　在高速公路的入口處建造載重檢測支路，當(dāng)載重卡車駛過動態(tài)稱重橋時，稱重傳感器和電子稱即自行檢查判斷，同時給出信號控制交通信號燈。這樣我們就能很好的知道車輛有沒有超重，從而考慮要不要此車輛通行。這種應(yīng)用在高速路上的稱重傳感器要求量程大，精度要求不是特別高，但是長期穩(wěn)定性必須好，隨著傳感器和其它電子設(shè)備的發(fā)展，將會越來越智能化，從而實現(xiàn)無人控制就能阻止超重車輛通過，還能能車輛按重量收費(fèi)。[3]

　　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，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，實際上傳感器接收到的電壓會小于供電電壓。每個稱重傳感器都有一個mV/V的特性，它輸出的mV信號與接收到的電壓密切相關(guān)，SENS+和SENS-實際上是稱重傳感器內(nèi)的一個高阻抗回路，可以將稱重模塊實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，實際上傳感器輸出大信號為（）*2=19mV，而不是20mV。此時稱重傳感器內(nèi)部就會把19mV作為大量程，前提是傳感器必須通過反饋回路把實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，于傳感器與稱重模塊距離較近，電壓損耗非常小的場合，否則測量存在誤差。

　　工作過程

　　在測量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會引起塑性變形。

　　電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程

　　電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程

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

　　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（或再通過重量變送器）轉(zhuǎn)換為重量數(shù)字顯示，并可對重量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、統(tǒng)計、打印的電子設(shè)備，常用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動化配料，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)通常用度（又稱精度）、變差、敏銳度來形貌。儀表工校驗儀表通常也是調(diào)校度，變差和敏銳度三項。

　　1.變差是指稱重儀表被測變量（可明白為輸入信號）多次從差異偏向到達(dá)同一數(shù)值時，儀表指示值之間的大差值，大概說是儀表在外界條件穩(wěn)固的環(huán)境下，被測參數(shù)由小到大變革（正向特性）和被測參數(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。對付化工企業(yè)檢測與進(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間連結(jié)穩(wěn)固的本領(lǐng)會低沉，儀表的穩(wěn)固性會降落。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衡量儀表的穩(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有提高，相反偶然會出現(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?/p>

　　對于大部分客戶來講，儀表精度雖然是一個緊張指標(biāo)，但在實際利用中，每每更強(qiáng)調(diào)儀表的穩(wěn)固性和可靠性，因為化工企業(yè)檢測與進(jìn)程控制儀表用于計量的為數(shù)不多，而大量的是用于檢測。別的，利用在進(jìn)程控制體系中的檢測儀表其穩(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)廠商對這天性能指標(biāo)也越來越珍視，通常用平均無妨礙時間MTBF來形貌儀表的可靠性。一臺全智能稱重變送器的MTBF比一樣平常非智能儀表如電動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)定實際上就是用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對衡器進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)定后的儀表內(nèi)部保存有相對于這一組傳感器的標(biāo)定系數(shù)。有了這個系數(shù)后，儀表才可以把稱重傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓繑?shù)字顯示。

5　　市場前景

　　傳感器市場報告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

　　一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。

　　全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴(kuò)大。

6　　選擇

　　另外，稱重傳感器的靈敏度、大分度數(shù)、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(diǎn)就選用幾只傳感器。

　　傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的大偏載及動載因素綜合評價來決定。下面給出一個經(jīng)過大量實驗驗證的經(jīng)驗公式。

　　公式如下：

　　C=K0×K1×K2×K3（Wmax+W）/N

　　式中 C一單個傳感器的額定量程

　　W一秤體自重

　　Wmax一被稱物體凈重的大值

　　N一秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量

　　K0一保險系數(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

　　稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信號輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點(diǎn)對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，乃至整個衡器的可靠性和安全性。一般情況下，高溫環(huán)境對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)變化等問題；粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響；在腐蝕性較高的環(huán)境下會造成傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象；電磁場對傳感器輸出會產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對應(yīng)的稱重傳感器才能滿足必要的稱重要求。

　　準(zhǔn)確度等級選擇

　　稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級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價秤、平臺秤、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、安全過載報警、材料試驗機(jī)等領(lǐng)域。如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。

7　　應(yīng)用

　　計重收費(fèi)是車輛通過設(shè)置在收費(fèi)站收費(fèi)車道前端的動態(tài)稱重裝置、車輛分離裝置、車型識別裝置時，數(shù)據(jù)采集處理裝置將采集到的相關(guān)信息傳送至車道收費(fèi)計算機(jī)，對通行車輛按軸重或總重的超限情況確定適當(dāng)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的通行費(fèi)征收方式。該系統(tǒng)應(yīng)用到稱重傳感器，由于稱重傳感器的感知使得計重收費(fèi)變得更加合理。

　　車輛駛?cè)胧召M(fèi)車道，其輪軸依次壓過鋪設(shè)在車道路面中的高精度動態(tài)軸重儀、輪軸識別器，控制模塊將信號傳輸至數(shù)據(jù)采集處理器，經(jīng)過預(yù)設(shè)的綜合動態(tài)數(shù)據(jù)處理程序，稱重數(shù)據(jù)處理器將計算出每軸軸重、總軸重、總車重、軸型（單軸、聯(lián)軸）、輪胎類型（單雙胎）等信息。安裝在路側(cè)的紅外線車輛分離變頻傳感器可準(zhǔn)確判別車輛是否*通過。當(dāng)車輛*離開紅外線光幕后，稱重數(shù)據(jù)處理器將稱重結(jié)果、車型判別結(jié)果等信息傳輸?shù)杰嚨朗召M(fèi)計算機(jī)。車道收費(fèi)計算機(jī)依據(jù)計重收費(fèi)費(fèi)率對車輛實行計重收費(fèi)，并將車輛的載重信息和應(yīng)交納的金額顯示在計重顯示屏上。

　　新技術(shù)

　　人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官,而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了,為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器,因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

8　　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)重時甚至無法工作。必須采取妥善的屏蔽措施，從而給設(shè)計和使用帶來不便。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值*，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，雖采用差分型來改善，但不可能*消除。其他類型的電容傳感器只有忽略了電場的邊緣效應(yīng)時，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，影響測量精度。因此對電纜的選擇、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，在動態(tài)、低壓及一些特殊測量方面大有發(fā)展前途的傳感器。

　　五種誤差

　　1、特性誤差。是由設(shè)備本身引起的，包括DC漂移值、斜面的不正確或斜面的非線形。畢竟設(shè)備理想的轉(zhuǎn)移功能特性和真實特性之間會存在差距。

　　2、稱重傳感器應(yīng)用誤差。也就是由操作而產(chǎn)生的誤差，包括探針放置錯誤、探針與測量地點(diǎn)之間不正確的絕緣、空氣或其他氣體的凈化過程中的錯誤、變送器的錯誤放置等多種操作錯誤引發(fā)的誤差。

　　3、動態(tài)誤差。適用于靜態(tài)條件的傳感器會具有較強(qiáng)的阻尼，因此對輸入?yún)?shù)的改變響應(yīng)較慢，甚至要數(shù)秒才能響應(yīng)溫度的階躍改變。一些具有延遲特性的稱重傳感器會在對快速改變響應(yīng)時產(chǎn)生動態(tài)誤差。響應(yīng)時間、振幅失真和相位失真都會導(dǎo)致動態(tài)誤差。

　　4、插入誤差。是由于系統(tǒng)中插入一個傳感器時，改變了測量參數(shù)而產(chǎn)生的誤差。使用了一個對系統(tǒng)過于大的變送器、系統(tǒng)的動態(tài)特性過于遲緩、系統(tǒng)中自加熱加載了過多的熱能等，都會導(dǎo)致插入誤差。

　　5、環(huán)境誤差。稱重傳感器使用也會受溫度、擺動、震動、海拔、化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)等環(huán)境影響，這些因素都極易引發(fā)環(huán)境誤差。

9　　誤差分析

　　1、稱重傳感器運(yùn)用差錯是操作人員發(fā)生的，這也意味著發(fā)生的緣由許多，例如，溫度不同時發(fā)生的差錯，包羅探針放置過錯或探針與測量地址之間不正確的絕緣，別的一些應(yīng)用差錯包羅空氣或其他氣體的凈化過程中發(fā)生的過錯，運(yùn)用差錯也觸及變送器的過錯放置，因而正或負(fù)的壓力將對正確的讀數(shù)形成影響。

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

　　3、動態(tài)差錯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，因而它們不會對輸入?yún)?shù)的改動進(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。

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

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

　　6、環(huán)境差錯來源于傳感器運(yùn)用的環(huán)境，稱重傳感器要素包羅溫度，或是搖擺、轟動、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，所以在實踐運(yùn)用中，這些要素總是被分類會集在一起的。

10　　工作原理

　　負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統(tǒng)稱，用單項參數(shù)評價它的計量特性。

　　電阻應(yīng)變式稱重傳感器主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸，計量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000～1/10000，結(jié)構(gòu)較簡單，可靠性較好。大部分電子衡器都使用這種傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體彈性元件，敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(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)生變化增大或減小，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號電壓或電流，從而完成了將外力變換為電信號的過程。在測量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會引起塑性變形。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程應(yīng)變正向和負(fù)向通過安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號。簡單的彎曲梁稱重傳感器只有一個應(yīng)變片。通常，彈性體和應(yīng)變片通過多種方式來結(jié)合，類似外殼密封部件等來保護(hù)應(yīng)變片。

　　稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素，實際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個因素考慮。稱重傳感器的量程根據(jù)你的用途，稱重傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的大偏載及動載因素綜合評價來決定。一般來講，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(zhǔn)確度就越高。但是在實際的使用當(dāng)中，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，因此選用傳感器時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。其次稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級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)。在選用的時候不應(yīng)該盲目追求高等級的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議。對于傳感器制造廠家來講，它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等。

11　　基本知識

　　1、什么是稱重傳感器？

　　稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉(zhuǎn)換成電量信號的轉(zhuǎn)換裝置。

　　2、稱重傳感器的測量原理是什么？

　　稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變片組成測量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細(xì)，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的（應(yīng)變，就是尺寸的變化）。

　　3、稱重傳感器的構(gòu)造原理？

　　金屬電阻具有阻礙電流流動的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來講，越是細(xì)長，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時，其電阻值就會在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那麼，當(dāng)被測物體受外力而伸縮時，金屬電阻絲（膜）也會按比例伸縮，其阻值也會相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測量重量信號的。

　　4、稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式？

　　稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測對象的不同，其外形構(gòu)造也會不同。

　　A、比較常見的稱重傳感器的外形構(gòu)造：

　　圓柱形（杯柱形）；S形；長方形等。

　　B、測重形式：

　　壓縮式；伸張式。

　　圓柱形（杯柱形）一般均為壓縮式測重形式。

　　S形，長方形均為壓縮式，伸張式兩用測重形式。

　　C、內(nèi)部金屬稱重梁形式：

　　一般分為單孔或雙孔形式。

　　D、鶴林公司使用的稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式：

　　圓柱形——稱重倉（壓縮式），原料粉煤灰秤（壓縮式）。

　　S形——皮帶秤（壓縮式），包裝機(jī)袋重秤（伸張式）。

　　長方形——汽車衡（壓縮式），軌道衡（壓縮式），煤粉天平秤（伸張式），固體流量計（壓縮式）。

　　5、稱重傳感器的電路組成？

　　稱重傳感器進(jìn)行測量時，我們需要知道的是應(yīng)變片受應(yīng)變時的電阻變化。通常總是采用應(yīng)變片組成橋式電路（惠斯登電橋），將應(yīng)變片引起的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化來進(jìn)行測量的。

　　設(shè)：電橋的輸入激勵電壓為Ei, ①

　　則電橋的輸出電壓△E0為：

　　R1 R2

　　△E0=Ei×[（R1R3-R2R4）/（R1+R2）（R3+R4）]

　　輸入激勵電壓 ③ 輸出電壓

　　令電橋的初始條件為

　　R1=R2=R3=R4， ④

　　則△E0=0。

　　設(shè)電阻值R1的應(yīng)變片受應(yīng)變作用 R3 R4

　　后的電阻變化為R+△R，則電橋的輸 ②

　　出電壓△E0為：

　　△E0=Ei[△R/（4R+2△R）]≌（△R/4R）Ei （R>>△R）

　　由于△R=R×K0×ε，所以

　　△E0=（Ei×K0×ε）/4

　　例如，設(shè)K0=2，ε=1000×0.000001, Ei=1V

　　則: △E0=（1×2×1000×0.000001）/4=0.5mV

　　式中 K0=系數(shù)（一般為2）

　　ε=應(yīng)變系數(shù)（一般為500×0.000001~2000×0.000001;相當(dāng)于10~40Kgf/mm2。）

　　Ei=輸入的激勵電壓

　　為了增加電橋的視在輸出,大多都將電橋設(shè)計成4枚應(yīng)變片都受力作用的形式（4個工作片）。

　　此時 △E0=0.5mV×4=2 mV

　　6、傳感器的輸出靈敏度的表示方法？

　　電橋的輸出電壓通常用輸入激勵電壓為1V時的輸出電壓（mV/V）來表示。通常稱傳感器的輸出靈敏度。

　　7、為什么傳感器內(nèi)部要加補(bǔ)償電路？

　　稱重傳感器在制造過程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應(yīng)變片電路中附加對零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變片外，其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。

　　零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點(diǎn)隨溫度的變化，因此，出應(yīng)變片本身的溫度自補(bǔ)償外，又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變片的溫度系數(shù)不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。

　　靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化，即補(bǔ)償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此，對電橋中串接了兩個與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。

　　8、稱重傳感器的參數(shù)指標(biāo)（中英文對照）

　　Model: STC-100Kg （型號規(guī)格）

　　Cap: 100Kg （量程范圍）

　　Date: 2005/01/14 （生產(chǎn)日期）

　　S/N: X02274 （出廠編號）

　　FSO: 2.9981 mV/V （靈敏度）

　　Recommended Excitation: 10V AC/DC （推薦激勵電壓）

　　Maximum Excitation: 15V AC/DC （大激勵電壓）

　　Output at Rated Load: 2.9981 mV/V （額定負(fù)荷輸出）

　　Non Linearity: <0.020% （非線性）

　　Hysteresis: <0.020% （滯后）

　　Creep（30 minutes）: 0.029% （30分鐘蠕動）

　　Non Repeatability: <0.01% （非重復(fù)性）

　　Zero Retum（30 minutes）: 0.030% （30分鐘零點(diǎn)漂移）

　　Temp. Effect/℃ on Span: <0.0015% （溫度變化1℃對量程的影響）

　　Temp. Effect/℃ on Zero: <0.0026% （溫度變化1℃對零點(diǎn)的影響）

　　Compensated Temp.Range: -10 to 40℃ （溫度補(bǔ)償范圍）

　　Operating Temp.Range: -20 to 60℃ （工作溫度范圍）

　　Zero Balance: ±1% （零點(diǎn)平衡）

　　Input Resistance: 380±5Ω （輸入阻抗）

　　Output Resistance: 350±3Ω （輸出阻抗）

　　Insulation Resistance（50VDC）: >5000MΩ （絕緣電阻）

　　Deflecion at Rated Load: Nil （零） （額定負(fù)荷下的傾斜度）

　　Safe Overload: 150% （允許超載）

　　Ultimate Overload: 300% （終超載）

　　9、稱重傳感器引線功能的具體判斷方法

　　由于不同生產(chǎn)廠家的傳感器引線的顏色不同，所以不能以具體顏色來判斷引線功能。

12　　發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

　　新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種稱重傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。

　　在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)，此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種*技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場、超弱磁碭等等。

　　顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的稱重傳感器是不可能的，許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破，一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的*。

　　稱重傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域，可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

　　中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：

　　代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。

　　第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。

　　第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器，是微型計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能。

　　資料顯示，目前我國傳感器產(chǎn)品約6000種左右，而國外已達(dá)20000多個，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)市場需求。中傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口更 是達(dá)90%，國產(chǎn)化缺口巨大。其中數(shù)字化、智能化、微型化等*產(chǎn)品嚴(yán)重短缺。國家重大裝備所需產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。而涉及國家安全和重大工程所需 的傳感器及智能化儀器儀表，國外對我國往往采取限制。

　　傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)滲透性強(qiáng)，其發(fā)展滯后局 面已經(jīng)對我國新興產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)形成制約。由于我國傳感器技術(shù)總體實力仍處于弱勢，短時間內(nèi)尋求全面突破恐不現(xiàn)實。因此，發(fā)展傳感器技術(shù)應(yīng)首先爭取在局部形成 突破，掌握一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，通過這些關(guān)鍵性領(lǐng)域突破的輻射帶動推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。 事實上，我國傳感器產(chǎn)業(yè)在某些領(lǐng)域已形成優(yōu)勢。先施科技、遠(yuǎn)望谷等企業(yè)在超高射頻RFID產(chǎn)品領(lǐng)域占據(jù)國內(nèi)90%的*。根據(jù)湘財證券研究報告，漢威電子氣體傳感器國內(nèi)*也高達(dá)60%，氣體檢測儀器儀表*達(dá)9%。

　　在眾多應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器雖然是*的關(guān)鍵器件，但它只能依附于大的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)而存在，在很多領(lǐng)域往往還需要量身定做，不少單個領(lǐng)域市場規(guī)模并不大，因此企業(yè)不應(yīng)一味追求規(guī)模。

　　隨著市場的擴(kuò)大，稱重傳感器的廠家也慢慢變得多了起來，如何在市場上能做的更好，不難分析得出，只有在不斷的提高傳感器的技術(shù)和服務(wù)才能走在市場頂端。隨著新技術(shù)革命的來到，中國乃至全球都開始進(jìn)入一個全新的信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器才是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。

　　在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)以及自動化生產(chǎn)過程中，需要用到各種稱重傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，稱重傳感器的功能是使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或佳狀態(tài)，并使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品達(dá)到好的質(zhì)量。可以說，沒有眾多的優(yōu)良的稱重傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。如此看來，稱重傳感器將在這個智能化生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中是會有美好的發(fā)展前途。