工业电子秤在控制、配料、计量中的应用很多，对电子秤的系统精度往往要求很高，其中影响系统精 度的主要原因之一是电子秤的非线性问题。本文从实践和应用的角度着重说明了产生非线性误差的主要原因和 解决的方法。

0.引言

在工业控制、计量配料中常常需要称重。随着 现代技术和生产过程自动化的飞速发展，要求称重 系统能在较为恶劣的环境条件下长期、连续稳定的 工作，且方便地构成连续自动称重和连续自动配料 控制系统。多年来各种电子秤在工业控制、计量配 料中的应用越来越广泛，对电子秤的称重精度要求 也越来越高，即要求电子秤快速、准确地进行称量。 实践证明，影响系统精度的主要原因是电子秤的非 线性问题。研究电子秤的实际工况，应用现代技术 和调试手段，使电子称重系统处于良好的运行状态、 充分发挥其设计性能是十分有益的。

1.工业电子称重系统结构

根据使用的不同，电子秤大致可分为两大类，一类是非连续称量即静态使用的固定式电子秤，如电 子计价秤、电子台秤、电子地中衡、吊车电子秤等；另 一类是连续称量的，如电子皮带秤等。

以固定式电子秤为例来说明其称量原理。固定 式电子秤主要结构框图如图1所示，两个关键部分 是传感器和称重显示仪表。

根据电子秤要求的精度等级、使用的功能和应 用场合不同，所选用的传感器和称重显示仪表也各 有不同。首先传感器的选择最为重要，目前大多数 电子秤使用的传感器为电阻应变片式，其结构形式 多种多样，所以必须保证满足传感器的使用条件和 电子秤要求的精度等级、使用的功能;其次是选择称 重显示仪表。随着微电子技术和计算机技术的发 展，称重显示仪表的种类和功能都很多，价格差别也 很大，所以在选择称重显示仪表时应该考虑精度、性 能、价格等综合因素。

2.产生电子秤系统误差的主要原因

2.1由传感器制造工艺引起的非线性

一般电阻应变式称重传感器都采用性能一致的 电阻应变片按适当的方式组成等臂电桥进行测量。 当传感器上所贴4个应变片都感受应变且能组成差 动电桥输出时，其线性好，输出信号较大。一般的传 感器都是采用这种工艺。这一步工作在传感器制造 厂就己完成，用户在拿到传感器后其线性度是不可 能改变的。传感器的线性度可用一个指标“非线 性％FS”来衡量。这个值越小越好。

2.2由传感器安装所引起的非线性

在选择电子秤时要根据具体的使用条件来选配 和安装传感器，在相同的使用条件下，安装方式不同 会有不同的系统误差。

如某厂使用的10t电子地中衡，将秤台和基础 之间通过传感器进行钢性连接，如图2所示。在使 用一段时间后，发现4个传感器受力不一致，很难恢 复初始状态，在四角误差超差时很难调整;示值检定 时变化也很大，且没有规律性，无法进行调整。由于 传感器的安装方式选择不当，导致了这台电子秤很 难调整，最后不得不进行改造。

对这台秤进行改造时，采用了如图3所示的传 感器装置，装配如图4所示。还是同样的传感器，只 是在传感器与秤台之间加装了一个圆型钢球，使整个秤台成为活动的，在受到称重外力（汽车运动）后 秤台始终能够恢复到原来的位置，传感器的受力点 始终保持不变，线性度较好，在调整时也非常方便。

2.3日常维护不当会引起称量系统误差或损坏电子秤

良好的使用环境和定期的维护保养，能提高称 量的准确性和可靠性，延长电子秤的使用寿命。

2.3.1机械部分的日常保养

1)秤台四周的间隙不得有异物，保持传感器和秤台的限位间隙，保持台面和四周的清洁及基坑内 干燥;2)定期对连接件进行保养，清扫支承头部； 3)避免称量时的强烈撞击和震动，过衡车辆有时速 限制，不得超过额定称量；)秤台上严禁电焊作业或 将秤台作为地线使用。

2.3.2仪表部分的日常保养

1)保持显示仪、计算机、打印机等设备的清洁；

2)接线盒干燥，各接线可靠;3)定期由计量部门进行 检定，下班时切断各种电器的电源;4)有必要的消防 安全措施。

3)利用二次仪表调整电子秤的非线性

在实际使用中，由于传感器自身的加工问题和 用户的安装调试等问题，很难保证传感器输出信号的线性度。

如某厂新建的两台固定式电子秤，选用的传感 器如图5所示。从安装角度来看是较好的一种安装 方式，但是在检定过程中误差就超出了允许范围。 其原因是称重显示器内部没有线性调整功能，所以在检定过程中低段(0 ~5t)偏低，高段（5 ~ 30t)偏高，误差超出了允许范围，无法 进行调整。

针对这种情况，我们首先对其中一台先进行改 造，选用了一台具有线性调整功能的德国产DIS- MATER — F称重显示仪表，该仪表可将整个量程在 三个点处进行线性调整，即在25%、50%-75%处分别 有±100 %的调整余量，手动进行调整，所以很容易将 误差调整到允许范围内，取得了较好的效果。

在此基础上，我们又对另一台电子秤进行了相 似的改造，但所选的称重显示仪表为 8142— 08PR0，这种 仪表的线性调整功能是自动完成的，当选择“线性校 正”后仪表将会自动按菜单提示加入满量程的60% ~ 100 % (选择一个高段的点）和小于满量程50 % (选择一个低段的点）的重量，然后自动进行调整补 偿，通过线性调整补偿后进行检定，系统误差都能达 到国家II]级秤标准的要求。

4.结束语

随着微处理器和数字电子技术的发展，目前显 示仪表的精度可以做得很高，功能也越来越完善，朝 着智能化方向发展，且显示仪表的非线性误差非常 小，对工业称重来讲完全可以忽略，称重的数据也能 很方便的送到计算机进行系统处理。通过上述应用 实践说明了几种电子秤的非线性误差以及克服的方 法，可有效提高称重系统的精度.