稱重傳感器作為地磅的心臟部件，對地磅的性能和穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用。本文就如何科 學、實際地選用傳感器，提出了幾點建議。

一、前言

稱重傳感器被喻為地磅中的心臟部件，它的 性能在很大程度上決定了電子衡器的精確度和穩(wěn)定 性。在人們設計地磅的時候，經(jīng)常遇到這樣一個 問題:如何選用傳感器呢？在這里，一起去探討一下這 個問題，找出選擇傳感器的依據(jù)和步驟。

二、傳感器的分類

稱重傳感器實際上是一種將非電量的質量信號轉 變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。目前主要有以下幾 種分類方式：

根據(jù)傳感器的工作原理分類有：電阻應變式、 差動變壓式、電容式、壓磁式、壓電式、振弦式等；

根據(jù)其受力的情況分類有:正應力式、剪應力式;

根據(jù)其結構形式分類有:懸臂梁式、橋式、S形 式、箱式、柱式等；

根據(jù)傳感器彈性體的材料不同有:合金鋼式、 鋁合金式等。

傳感器的種類繁多，分類方式也千差萬別，它們都 有各自的特點，但如何為衡器選一種合適的傳感器，確 實是一個難題。

三、如何選用傳感器

1.要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境情況

傳感器處的工作環(huán)境情況對如何選用傳感器是至 關重要的，它關系到傳感器能否正常的工作，關系到傳 感器的安全和使用壽命，乃至關系到整個衡器的可靠 性和安全性。

環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面：

(1)高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開 化、彈性體內應力發(fā)生結構變化等問題。對于高溫環(huán) 境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外，必須加 有隔熱、水冷或汽冷等裝置及溫度補償措施。

（2）粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán) 境條件下應選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器 其密封的方式是不同的，且存在著很大差異。

常見的密封有以下幾種：

1）密封膠充填或涂覆；

2）橡膠墊機械緊固密封；

3）焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。

從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封

膠為最差。對于室內干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器， 可選擇涂膠密封的傳感器，而對于一些在潮濕、粉塵性 較高的環(huán)境下工作的傳感器，應選擇膜片熱套密封或 膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

（3）在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對傳感 器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響。對于在嚴重腐 蝕性環(huán)境下工作的傳感器，應選擇外表面進行過噴塑 或有不銹鋼外罩抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

（4）電磁場對傳感器輸出信號干擾的影響。在此 情況下，應對傳感器的屏蔽性能進行嚴格的檢查，看其 是否具有良好的抗電磁輻射能力。

（5）易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害， 而且還給其他設備和人的生命安全造成很大的威脅。 因此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對防爆性能提 出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳 感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還 要考慮到防爆強度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、 防爆性等。

2.對傳感器數(shù)量和量程的選擇

（1）傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)地磅的用途、秤體 需要支撐的點數(shù)(支撐點數(shù)應根據(jù)使秤體幾何重心和實 際重心重合的原則而確定)而定。一般來說，秤體有幾個 支撐點就選用幾只傳感器，但是對于一些特殊的秤體如 電子吊鉤秤，就只能采用一個傳感器，一些機電結合秤就 應根據(jù)實際情況來確定選用傳感器的個數(shù)。

（2）傳感器量程的選擇是依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載 等因素綜合評價來確定傳感器的量程。一般來說，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 確度就越高，但在實際使用時，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 等載荷的存在，因此在選用傳感器量程的時候，要考慮諸 多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體 的各個因素后，經(jīng)過大量的實驗確定的。

公式如下：

C =K0K1K2K3 (Wmax + W)/ N

式中：c為單個傳感器的額定量程；W為秤體自 重；Wmax為被稱物體凈重的最大值；N為秤體所采用 支撐點的數(shù)量;K0為保險系數(shù)，一般取值在1. 2~ 1. 3 之間:：1為沖擊系數(shù);K2為秤體的重心偏移系數(shù);K3 為風壓系數(shù)。

例如:一臺30t地磅，最大稱量是30t,秤體 自重為1. 9t,采用四只傳感器，根據(jù)當時的實際情況， 選取保險系數(shù)K0 = 1. 25沖擊系數(shù)Ki = 1. 18，重心偏 移系數(shù)K2 =1. 03，風壓系數(shù)K3 = 1. 02試確定傳感器 的噸位。

解:根據(jù)傳感器量程計算公式：

C =K0K1K2K3 (Wmax + W)/ N

可知：

C =1. 25X 1. 18X 1.03X1. 02X (30+1. 9)4 =12. 36t

因此，可選用量程為15t的傳感器(傳感器的噸位 一般只有 10t、15t、20t、25t、30t、40t、50t 等，除非特殊定做)。

根據(jù)經(jīng)驗,一般應使傳感器工作在其30% ~ 70% 量程內，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的 衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)地磅、鋼材秤等，在選用傳 感器的時候，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量 程的20% ~ 30%之內，使傳感器的稱量儲備量很大，以 保證傳感器的使用安全和壽命。

3.要考慮各種類型傳感器的適用范圍

傳感器形式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝 空間，保證安裝合適，稱量安全可靠;另一方面，要考慮 廠家的建議。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、性 能指標、安裝形式、結構形式、彈性體的材質等特點規(guī) 定傳感器的適用范圍，譬如鋁合金式懸臂梁傳感器適 用于計價秤、平臺秤、案秤等;合金鋼式懸臂梁傳感器 適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等;合金鋼質橋式 傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器 適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。

4.對傳感器準確度等級的選擇

傳感器的準確度等級概括了傳感器的非線性、蠕 變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在人 們選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器， 而應考慮既要滿足電子秤的準確度要求，又要考慮到 其成本。

對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：

（1）滿足儀表輸入的要求

稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大、 A/D轉換等處理之后顯示稱量結果的。因此，傳感器 的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入信號大 小，即將傳感器的輸出靈敏度代入傳感器和儀表的匹 配公式，計算結果必須大于或等于儀表要求的輸入靈 敏度。

傳感器和儀表的匹配公式：

傳感器輸出靈敏度X激勵電源電壓X秤的最大稱量 秤的分度數(shù)X傳感器的個數(shù)X傳感器量程

例如：一臺稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度 數(shù)為1000個分度;秤體采用3只L-BE一25型傳感 器，量程為25kg,靈敏度為2. 0 ±0. 008mV/ V拱橋電 壓為12V;秤采用AD4325儀表；問采用的傳感器能否 與儀表匹配。

解:經(jīng)查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0. W-N/ d

因此，根據(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的 實際輸入信號為：

2X 12X 25/(1000 X3X 25) = 8W/ d> 0. 6UV/ d

所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求， 能夠與所選儀表匹配。

（2）滿足整臺電子秤準確度的要求

一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組 成的 ,在對傳感器準確度選擇的時候 ,應使傳感器的準 確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件 的限制，如秤體的強度差一點，儀表的性能不是很好、 秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確 度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟效 益，確保達到目的。

四、結語

在衡器設計過程中，稱重傳感器的選擇是一件很 重要的工作，如果選得不好，不能滿足設計要求，造成 經(jīng)濟上的巨大浪費，因此在產(chǎn)品設計時，要注意理論和 實踐的結合，不可拘泥于一個方面。