稱重傳感器被稱為電子稱重系統(tǒng)及地磅中的心臟部件。稱重傳感器的誤 差和準(zhǔn)確度直接關(guān)系到稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。顯而易見(jiàn)，對(duì)于選用合適的稱重傳感器并將其用 于相應(yīng)準(zhǔn)確度的稱重系統(tǒng)中去，是具有重要意義的。本文主要從稱重傳感器結(jié)構(gòu)形式、量程、 封裝方式來(lái)談如何正確選用稱重傳感器

1.前言

稱重傳感器被稱為電子稱重系統(tǒng)及地磅中的心臟部件?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由稱重傳 感器制作的電子稱重系統(tǒng)及地磅也已廣泛地 應(yīng)用到各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料快速、準(zhǔn)確的稱 量。隨著電子微處理技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程 中自動(dòng)化程度的不斷提高，稱重傳感器已成為過(guò) 程控制中一種必需的裝置，從大型罐體、反應(yīng)釜、 料倉(cāng)等的稱重，以及吊車秤、汽車秤等計(jì)測(cè)控制， 到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝中的 自動(dòng)檢測(cè)和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重 傳感器。

稱重傳感器的誤差和準(zhǔn)確度直接關(guān)系到稱重 系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。顯而易見(jiàn)，對(duì)于選用合適的稱重 傳感器并將其用于相應(yīng)準(zhǔn)確度的稱重系統(tǒng)中去， 是具有重要意義的。正確選用稱重傳感器是要結(jié) 合稱重系統(tǒng)的實(shí)際情況，充分考慮稱重傳感器的 結(jié)構(gòu)形式、額定載荷、封裝方式等因素。

2.稱重傳感器結(jié)構(gòu)形式的選擇

目前市面上的的稱重傳感器結(jié)構(gòu)形式主要有： 柱式稱重傳感器、雙剪切稱重傳感器、單剪切稱 重傳感器、輪輻式稱重傳感器、扭環(huán)式稱重傳感 器、雙聯(lián)孔平行梁式稱重傳感器、懸臂梁傳感器、 S型傳感器、板環(huán)式稱重傳感器等等。這里需要強(qiáng) 調(diào)的是，以上結(jié)構(gòu)形式一般是根據(jù)外形使用特點(diǎn) 給出的通俗叫法，并不是嚴(yán)格意思上產(chǎn)品在使用 中的應(yīng)變力學(xué)模型俗稱。以柱式稱重傳感器為例， 目前市面上產(chǎn)品外形完全一樣的產(chǎn)品，其內(nèi)部受 力結(jié)構(gòu)分為純柱和雙盲孔剪切結(jié)構(gòu)兩種。

從理論上講，任何稱重系統(tǒng)都可以選用任何 結(jié)構(gòu)形式的的稱重傳感器。如果要充分考慮稱重 系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面，不 同的選擇將產(chǎn)生不同的效果。比如要對(duì)一個(gè)罐體 反應(yīng)釜進(jìn)行稱重。既可以選擇支撐方式、也可 以選擇吊掛方式。同樣對(duì)于軌道衡、皮帶秤等其 他地磅也即可選擇支撐方式，也可選擇吊掛方式。 來(lái)了解一下支撐式和吊掛式稱重系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)， 再選擇稱重傳感器的結(jié)構(gòu)形式就相對(duì)容易一些。

2.1吊掛式稱重系統(tǒng)

吊掛式稱重系統(tǒng)中稱重傳感器處于在受重力 拉伸的狀態(tài)下，重物的重力方向比較容易與稱重 傳感器的受力幾何中心軸線一致。整個(gè)稱重系統(tǒng) 的復(fù)位比較好。大部分結(jié)構(gòu)形式的稱重傳感器都 可以通過(guò)吊掛連接件實(shí)現(xiàn)吊掛形式的稱重計(jì)量。 但在安裝空間受限、稱量范圍大且對(duì)安全過(guò)載保 護(hù)裝置要求高的場(chǎng)合一般不適用這種安裝方式。 在中、小量程的稱重系統(tǒng)中使用較多。應(yīng)用在吊 掛式稱重系統(tǒng)中的稱重傳感器主要有S型稱重傳 感器、板環(huán)式稱重傳感器、銷軸式稱重傳感器等。

2.2支撐式稱重系統(tǒng)

采用支撐方式安裝應(yīng)用的稱重系統(tǒng)是非常廣 泛，小到電子天平，大到汽車衡、電子料位計(jì)等。 采用支撐式安裝方式的稱重系統(tǒng)稱量上限值大、 具有安全的過(guò)載保護(hù)能力、安裝連接件占據(jù)空間 小。單支撐式稱重系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于要保證重物的 受力與稱重傳感器的受力軸線吻合比較困難。必 須要求稱重傳感器及其連接件具有良好的抗側(cè)向 力能力和迅速穩(wěn)定的復(fù)位功能。不同結(jié)構(gòu)形式的 稱重傳感器在對(duì)重力引入裝置的要求也不同，在 選用時(shí)一定要按照使用要求選擇合適的連接件。

3.稱重傳感器量程的選擇

根據(jù)OIMLR60號(hào)國(guó)際建議這樣描述的：稱重 傳感器的量程范圍總是大于稱重系統(tǒng)的稱量范圍。 稱重系統(tǒng)若由n個(gè)傳感器組成，則每個(gè)傳感器的 量程范圍應(yīng)大于稱量范圍的1/n。稱量范圍的下限 是由稱重系統(tǒng)的稱重機(jī)構(gòu)決定的。在不同的稱重 系統(tǒng)中，對(duì)稱重機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度有不同的要求， 所以稱重范圍的下限在傳感器量程范圍內(nèi)所占的 比重也有很大的差異。為了保證稱量范圍內(nèi)有足 夠大的分度數(shù)，則應(yīng)適當(dāng)增大傳感器的量程范圍。

結(jié)合實(shí)際情況稱重傳感器的量程選擇可依據(jù) 稱重的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自 重、可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)決 定。一般來(lái)講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè) 傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但是在 實(shí)際的使用當(dāng)中，由于加載在稱重傳感器上的載 荷除被稱量物體外，還存在承載體自重、皮重、 偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用稱重傳感器時(shí)， 要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽 命。下面給出一個(gè)僅供參看的經(jīng)驗(yàn)公式。

公式如下：

C=K0x K1x K2x K3 (Wmax+W /N 式中：C—單個(gè)傳感器的額定量程 W——承載體自重 Wmax——被稱物體凈重的最大值 N—承載體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量 K0-保險(xiǎn)系數(shù)，一般取1.2?1.3之間 K1-沖擊系數(shù)

K2-承載體的重心偏移系數(shù) K3-風(fēng)壓系數(shù) 如果上述公式中的參數(shù)無(wú)法確定，可依據(jù)下 述依據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出的簡(jiǎn)易公式計(jì)算：

C=ax (Wmax+W / N a值的大小，依據(jù)下述使用條件給定 當(dāng)N個(gè)傳感器均勻受載，且在無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖 擊條件下工作時(shí)，a=1.1?1.3 ；

當(dāng)偶爾有沖擊振動(dòng)時(shí)，a=1.3?1.5 ；

當(dāng)在有重復(fù)性的沖擊振動(dòng)條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱 重時(shí)，a=1.7?2.0

當(dāng)N個(gè)傳感器不均勻受載時(shí)，則根據(jù)偏載可 能形成的最大載荷乘以上述系數(shù)即可。

4.稱重傳感器封裝形式的選擇

稱重傳感器一般都長(zhǎng)期使用在各種復(fù)雜的工 況的環(huán)境中。長(zhǎng)期經(jīng)受溫度、濕度的變化，有些 還工作在具有粉塵及腐蝕氣體等環(huán)境中。所以在 選擇稱重傳感器時(shí)根據(jù)使用環(huán)境、使用條件合理 選擇稱重傳感器的封裝形式也是比較關(guān)鍵。

稱重傳感器的封裝方式一般采用全密封方式 和局部密封方式兩種。全密封方式就是除了電纜 出線部位外，將敏感元件、補(bǔ)償元件以及電路完 全封閉，與外界環(huán)境完全隔離。一般采用金屬膜 片、金屬波紋管及其他柔性材料制作的波紋管或 膜片通過(guò)激光焊接、氬弧焊等方法實(shí)現(xiàn)；也有通 過(guò)，多層密封膠填充或直接注塑成型來(lái)實(shí)現(xiàn)。局 部密封方式則是僅對(duì)容易受濕度等影響的局部進(jìn)行密封保護(hù)，彈性體大多還是處于裸露狀態(tài)，這 種密封方式多數(shù)還是采用密封膠的涂覆方式進(jìn)行 封裝，比較常見(jiàn)的產(chǎn)品為電子計(jì)價(jià)秤中使用的雙 聯(lián)孔平行量結(jié)構(gòu)的稱重傳感器。

實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中稱重傳感器要具有很高的可靠 性和穩(wěn)定性，必須要重視對(duì)稱重傳感器的封裝方 式選擇。選用的制約因素有：

4.1使用環(huán)境和條件

長(zhǎng)期工作在濕度較高、具有腐蝕氣體和粉塵 的環(huán)境中，必須采用全密封的方式的稱重傳感器， 如果使用環(huán)境在室內(nèi)，且基本上恒溫恒濕則可使 用局部密封方式的稱重傳感器。

4.2小量程的稱重傳感器

全密封方式的小量程稱重傳感器采用全密封 方式的成本比較高，在制造當(dāng)中也有一定的報(bào)廢 率，因其采用全密封的過(guò)程中膜片或波紋管的焊接 對(duì)其原本形變量的影響較大，很容易致使原產(chǎn)品在 封裝前的準(zhǔn)確度遭到破壞。相對(duì)來(lái)講，小量程稱重 傳感器一般使用都在室內(nèi)，且相當(dāng)一部分在實(shí)驗(yàn) 室。絕大多數(shù)情況下是可以選擇局部密封方式的稱 重傳感器。確實(shí)對(duì)封裝方式有特殊要求的還是必須 采用全密封方式。

4.3準(zhǔn)確度等級(jí)

全密封結(jié)構(gòu)形式的稱重傳感器都是對(duì)于準(zhǔn)確 度較高的稱重系統(tǒng)而言，在使用要求不高的情況 下，為了降低成本沒(méi)有必要采用全密封方式的稱 重傳感器，譬如：過(guò)載保護(hù)場(chǎng)合、判斷稱重信號(hào) 作為開(kāi)關(guān)量的場(chǎng)所等。

4.4安裝方式

不同的安裝方式及安裝空間對(duì)其所使用的稱 重傳感器尺寸外形都有一定的要求，是否采取用全密封方式還要取決于彈性體的外形。

5.結(jié)語(yǔ)

稱重傳感器正確選用的重要性不言而喻，上 文主要從三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，根據(jù)稱重系統(tǒng)實(shí) 際現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境以及條件，綜合考慮對(duì)稱重傳 感器的選用不僅僅是以上述三個(gè)方面為準(zhǔn)，譬如 對(duì)稱重傳感器材質(zhì)、準(zhǔn)確度等級(jí)、連接附件以及 成本等的選擇也是至關(guān)重要。同時(shí)也必須考慮后 續(xù)檢定、維護(hù)拆裝的方便性等。本文旨在拋磚引 玉，淺談如何正確選用稱重傳感器，以便引起大 家的重視。