称重传感器是电子秤的核心和最重要的检测元件，它的性能和工作状态 决定了电子秤的准确度和稳定性。在设计、安装和改造电子秤时，如果称重传感器选择 和载荷分配调整不当，将直接造成电子秤称量超差，重复性差等一系列故障，使企业物资 计量数据的准确性无法保证，严重的甚至使电子秤不能工作。本文结合笔者多年从事电子秤技术工作的经验和实践，从工作环境、适用范围、传感器数量和量程选择、准确度等级 的选择等几个方面介绍了在设计、安装和改造电子秤时选择称重传感器的一般方法，并以 支承安装、并联使用的多个电阻应变称重传感器为例，详细阐述了称重传感器载荷分配的调 整方法。希望通过本文能为从事电子秤技术工作的同行提供一些帮助和参考。
称重传感器是电子秤的核心部件，它的性 能和工作状态决定了电子秤的准确度和稳定性。 在设计、安装和改造电子秤时，如果称重传感 器选择和载荷分配调整不当，将直接造成电子秤称量超差，重复性差等一系列故障，使企业物 资计量数据的准确性无法保证，严重的甚至使电 子衡器不能工作。本文结合笔者多年从事电子秤技术工作的经验和实践，探讨电子衡器称重传 感器选择和载荷分配调整的方法，供同行参考。
1.称重传感器的选择
称重传感器是一种将非电量的重力转换为可 测量电信号的转换装置，是电子衡器中最重要的 检测元件，只有称重传感器将秤体承受的重力准 确地转换成电信号，后面的称重显示仪表才能正 确的计算和显示重量值。如何选择称重传感器是 设计、安装和改造电子秤时面临的首要问题。
1.1要考虑称重传感器的实际工作环境
称重传感器所处的工作环境情况对如何选用传感器是至关重要的，直接关系到传感器能否正 常工作，关系到传感器的安全和使用寿命，甚至 关系到整个电子衡器的可靠性和安全性。
工作环境对称重传感器造成的影响主要有以 下几个方面：
1.1.1称重传感器是一种电子器件，在易燃、 易爆环境下工作，一旦发生问题不仅会造成人身、 设备伤害，也会对电子秤造成彻底的破坏。因 此，在易燃、易爆环境下工作的称重传感器必须 有很好的防爆性能。必须选用专用的防爆传感器， 其密封外罩不仅要考虑密闭性，还要考虑到防爆 强度。
1.1.2高温会造成传感器外层防护材料熔化、 内部焊点开焊、弹性体变形产生附加应力等问题。 同时高温还会使传感器的输出信号产生温漂，造 成称重信号的错误和不稳定。因此，在熔炼、铸造设备附近等高温环境下，必须选用耐高温传感 器，并同时采用隔热、降温和温度补偿措施。
1.1.3粉尘、潮湿及腐蚀性环境下，易造成传 感器弹性体受损和内部短路，应选用密闭性、抗 腐蚀性能高的称重传感器，防护等级应至少达到 IP67 级。
1.2要考虑称重传感器的适用范围，正确选 择传感器形式
称重传感器有多种分类形式：
1.2.1按工作原理分类：电阻应变式、电容式、 压磁式、压电式等等；
1.2.2按物理机构分类：悬臂梁式、桥式、柱 式、板式、S型式等等；
1.2.3按弹性体材质分类：合金钢式、铝合金 式等等。
各种形式的称重传感器都有各自的特点，如 电阻应变式具有稳定性、线性度好的特点；压磁 式具有灵敏度高的特点；悬臂梁式的高度较低, 便于制造外形较低的地上衡、平台秤；桥式承载 能力强、便于安装，多用在大吨位的汽车衡上。
在选择时，要综合考虑称量的类型和安装空 间、安装位置，保证安装合适，称量安全可靠。
1.3 称重传感器数量和量程的选择
1.3.1传感器数量的选择需要根据电子秤的用途、秤体结构、支撑点数支撑点数应根据 秤体的物理结构、重心确定来决定。一般来说, 秤体有几个支撑点就应选用几个传感器。但有些 特殊的电子秤，如电子吊秤、机电结合电子秤 应根据秤体特殊结构确定使用传感器的数量。
传感器的量程选择 传感器量程的选择是依据电子秤的最大秤 量、选用传感器的个数、秤体自重、可能产生的 最大偏载及动载等因素综合评价来确定的。
—般情况下，传感器的量程越接近分配到每 个传感器的载荷，其称量准确度越高。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、皮重及偏载和振动冲击等载荷。 因此，在选择传感器量程时，要综合考虑各方面 的因素。
传感器量程的选择一般可以用以下公式进行 计算，该公式是在充分考虑到各影响因素后，经 过大量的实验确定的。
公式如下：
C=K0K1K2K3(Wnra+W)/N 式中：C单个传感器的额定量程；
W秤体自重；
Wmax被称物的最大重量；
N秤体选用的传感器的数量；
K。保险系数：一般取1.2?1.3 ；
K,冲击系数：根据实际情况，一般在1 无冲击?1.5祌击较大之间；
K2秤体的重心偏移系数，秤体制造中或多或 少会有一些重心偏移，一般不超过1.05 ；
K3风压系数，一般风力不大的场合取1?
1.05。
下面举一个具体的例子，说明如何选择传感器：
例：一台lot电子地上衡，最大秤量10t,秤 体自重2.6t,采用四个称重传感器，选取保险系数 K1=1.25,根据该电子地上衡工作情况：冲击力较 小、秤体制造较严谨重心偏移很小、在车间内使 用基本无风，可选冲击系数K1=1.2、重心偏移系 数K2=1.01、风压系数&=1。我们来计算一下传感器量程C=KoKiK2K3(Wm,x+WyN=1.25^ 1.2x 1.01x lx (10+2.6)/4=4.77225t
结合国内称重传感器产品系列的吨位（一般 为 lt、2t、3t、5t、10t、15t、20t 等,在这里，可 选用量程为5t的称重传感器。
对于—些使用中需承受较大冲击力的电子衡 器,如料斗秤、动态汽车衡等，在选择传感器时，为了保证传感器的安全和寿命，保险系数和冲击 系数应选择的大一些。
1.4称重传感器准确度等级的选择 称重传感器的准确度等级涵盖了传感器的灵 敏度、非线性、蠕变恢复、滞后、重复性、零点 输出等各项技术指标。在选用传感器时，人们往 往偏向于选择高等级的称重传感器，但准确度等 级越高的传感器其价格也越高。因此，不应单纯 追求高等级，而应综合考虑，既要满足电子秤的 准确度要求，又要考虑到经济性，在满足要求的 前提下，尽量降低成本。
对称重传感器准确度等级的选择必须满足下 面两个条件：
1.4.1满足电子秤准确度的要求
—台电子秤主要是由秤体、称重传感器、 称重显示仪表三部分组成。在实际使用中，各组 成部分的性能和工作状态都会影响到整个电子秤的准确度。因此，为保证整个电子秤的使用 准确度，必须选择准确度等级高于电子秤准确 度要求的传感器。
目前国内平台秤或汽车衡所使用的传感器一 般都是C3级的传感器，按照OIML R60国际建议 的要求，C3级传感器的最大检定分度数nmx为 3000,按照OIML R76国际建议4.4.4误差分配原 则，C3级传感器用于制造检定分度数不大于3000 分度的中准确度级秤。我国JJG555- 1996《非自动 秤通用检定规程》等效采用了 OIMLR76国际建 议，其中对传感器的规定中，也有如下的条款： “称重传感器的最大分度数他应不小于秤的 检定分度数n”即nA n。
因此，在选择称重传感器时，如果用于普通 的中准确度级电子衡器，分度数不大于3000的， 可以选用C3级传感器。对于一些对准确度要求较 高的称重场合，有时要求分度数要达到4000或 5000,此时采用C3级传感器就不能满足要求，必 须使用高等级的称重传感器，如C6级。
1.4.2满足称重显示仪表信号输入的要求
称重显示仪表是对传感器的输出信号经过滤 波、放大、A/D转换等处理后显示称重结果的。如 果称重传感器输出灵敏度与仪表不匹配，输出信 号不能满足仪表的要求，仪表将不能正常采集到 传感器输出的信号，造成显示重量值错误或不显 示重量值。我们可将传感器的输出灵敏度代入下 面的传感器和仪表的匹配公式，计算结果必须符 合仪表要求的输入灵敏度。
公式如下：
其中：分度值=电子衡分最大秤量值
举例说明：一台最大秤量为2t的电子平台秤， 需要分度值为1kg,分度数为2000,现选用4只 SB-1C3级称重传感器，传感器的量程为1t,输出 灵敏度为2mV/V,使用8142-07仪表，供桥电压 为15V。计算传感器是否能满足仪表信号输入的要求。
经查阅8142-07仪表技术参数，该仪表在分 度数为2000时，其输入灵敏度范围为1.5|J V/分 度?13.0|J V/分度。
根据公式计算：
所以，选用的传感器满足仪表输入灵敏度的 要求。
2.称重传感器载荷分配的调整
电子秤是一种复杂的机械、电子结合的计 量设备，正确选择了称重传感器只是为电子秤准确可靠地工作提供了基本保障，并不是只要选 好了传感器就一定能保证电子秤的准确度，后 续的调整也很重要。
电子秤大多数使用多个称重传感器并联工 作，安装形式有支承式压式和吊挂式粒式 两种，通常采用支承式安装。在电子衡器安装后 要进行分部调整和整机调整，其中最重要的就是 对多个称重传感器进行载荷分配的调整，即通常 所说进行传感器受力一致性调整。下面就以支承 安装、并联使用的多个电阻应变称重传感器为例, 介绍载荷分配的检查调整方法。吊挂式安装的称 重传感器载荷分配的调整也可参考。
2.1称重传感器载荷分配调整的依据和前提条件
电子秤多个称重传感器载荷分配的调整, 即通过调整各传感器受力的一致性，减小秤台多 支点平衡“静不定”问题的影响，保证秤台支承 的稳定性，从而保证秤台重心不变及承重传力正 确，达到保证衡器的准确度和有关计量性能要求。
称重传感器载荷调整的前题条件，主要是对 衡器各部件的安装质量进行检查调整，达到技术 标准、检定规程、施工图等技术文件规定的技术 要求，并提出必要的部件及其特性要求。对新安 装的衡器，各部件应进行全面检查，维修时只检 查可检部位和变动部位。
2.1.1秤台结构
秤台除满足计量性能和使用要求外，应具有 秤台结构的对称性、自重分布的均匀性。
2.1.2称重仪表系统
称重仪表系统按要求技术指标测试合格.
2.1.3称重传感器的选择及连接 称重传感器的选择除按上文所述满足各项要 求外，应尽量选择使用输出灵敏度及输入输出阻 抗一致的传感器，并在接线补偿盒中正确连接。 接线补偿盒尽可能安装在计量室内称重仪表附近。
2.1.4称重传感器输出灵敏度再补偿 称重传感器在制造时已进行了多种补偿，其 中包括输出灵敏度补偿。但在电子秤使用的多 个传感器中，每个传感器的输出灵敏度不可能完 全相等，在供桥电压相等时，将会产生不可忽视 的称量误差。因此，每个传感器的实际供桥电压 根据其灵敏度不同而有差异，即需要在使用时进 行输出灵敏再补偿。
多个传感器并联输出，通常使用一个供桥电 源。对传感器进行灵敏度再补偿时，实际供桥电 压的选择方法是：设多个传感器中，第i个传感器 的灵敏度S最小，取其供桥电压Ui符合给定的供 桥电压范围，则灵敏度为Sj的第j个传感器的实 际供桥电压Uj由下式确定：
通常是通过调节接线补偿盒中对称串联在传 感器输入回路的电位器实现。
2.1.5消除或减小传感器输送电缆及各种干扰因素的影响
传感器输送电缆及各种干扰因素产生的虚假 信号，影响载荷分配调整的正确性，必须采取措 施消除减小。为了避免输送电缆的影响，电缆的 质量、长度及布线均有严格要求；电缆质量好， 线间绝缘电阻>10MQ ,传感器有较高的对地绝缘 电阻，传感器和供桥电源对地绝缘电阻之和 >200MD ；电缆阻值、温度系数、分布电容等直 流、交流参数相同；标定脸定与使用电缆长 度一致，并要求所用传感器电缆固定长度相等： 当实际使用中电缆不够长时，续接线应采用与传 感器一致的电缆，采取焊接，不用插头座形式连 接,焊接处采取防护措施；布线正确，避免电磁 干扰的影响；电缆有屏蔽层并正确采用屏蔽接地 技术，达到屏蔽效果；采用比率测量长线补偿技 术，尤其是电缆较长时很有必要等等。
2.1.6 传感器支承高度调整装置
除采用垫板有级调高装置外，最好有双面调整专用垫块等无级调高装置，或称微调装置。如 果没有无级调高装置，可备薄垫板。无级调高装 置初始安装时高度应放置在正负可调范围的零位 处。
2.1.7秤台安装的初始水平度、标高及相关 尺寸是一个重要因素，用以判断秤台及传感器的 安装情况，不仅要达到技术文件规定的技术状态 要求，而且直接影响载荷在传感器上的分配。
称重传感器载荷分配的检查调整 在称重传感器载荷分配调整的前提条件下, 进行载荷分配的检查调整。
2.2.1传感器空载时的输出值零点输出 由于传感器标定脸定时的供桥电压Ub可 能与使用时的供桥电压U不一致，并且又经过输 出灵敏度再补偿，确定了实际供桥电压Ui。因此， 可以根据传感器标定（检定）时的空载输出值 Eoib计算在实际供桥电压时的空载输出值Eoi ：
传感器空载时的输出值也可进行现场实测： 用千斤顶抬起秤台，用称重仪表或高精度数字电 压表在接线补偿盒中测量各传感器空载时的输出 值Eoi。笔者认为，实测方法更准确、实用。
2.2.2传感器在秤台自重作用下的输出值 检查各传感器在秤台自重作用下的输出值Ea, 并计算输出增加值ΔE2 ：
2.2.3传感器载荷分配的调整 我们通过实践认为，在秤台自重作用下，传 感器输出增加值与输出平均增加值的相对误差 在± 5%?± 10%为宜，且衡器准确度越高，调整 应更精心细致。
将各传感器在秤台自重作用下的输出增加值 进行比较，如果某传感器的输出增加值与平均增 加值和相对误差小于要求值，或输出增加值远小 于平均增加值甚至无输出增加值时，则用该传感 器的无级调高装置进行调整，或用千斤顶抬起秤台，用薄垫板进行调整，抬高传感器支承高度； 如果某传感器的输出增加值与平均增加值的相对 误差大于要求值，或输出增加值远大于平均增加 值时，则用该传感器的无级调高装置进行调整， 降低传感器支承高度；抬高传感器支承高度和降 低传感器支承高度这两种方法也可同时应用。当 秤台自重较轻或调整要求更高时，还可进行加载 调整或校核。若使用n个传感器，则用约等于1/n 最大秤量的标准砝码置于秤台中间，进行调整或 校核。加载调整或校核时，要求所加载荷在秤台 上具有几何位置的对称性，以保证传感器载荷分 配的均匀性。
以上检查调整过程中可能需要反复进行，直到符合载荷分配一致性要求。用无级调高装置或 薄垫板进行传感器载荷分配的调整，一般情况下 秤台高度变化微小，通常不超过1mm,不会使秤 台标高超差。
3.结语
作为电子秤的核心部件，称重传感器的正 确选择和载荷分配调整是保证电子秤准确、 稳 定的关键。文章介绍了称重传感器的选择和载荷 分配调整的一些基本方法，希望能对从事电子秤技术工作的同行们有一些帮助。
