選用稱重傳感器相關知識

一、稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩(wěn)定性。在設計電子衡器時，經常要遇到如何選用傳感器的問題。

如何選用傳感器

稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確選用傳感器至關重要，它關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。

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、水冷或氣冷等裝置。

（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，其密閉性存在著很大差異。

常見的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機械緊固密封；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，充填涂覆密封膠為量差。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生短路等影響，應選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩，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紊亂信號的影響。在此情況下，應對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

（5）易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設備和人身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。

其次對傳感器數量和量程的選擇。

傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數（支撐點數應根據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實際情況來確定選用傳感器的個數。

傳感器量程的選擇可依據秤的最大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。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，因此選用傳感器量程時，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，經過大量的實驗而確定的。

公式如下：

C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N

C—單個傳感器的額定量程；W—秤體自重；Wmax—被稱物體凈重的最大值；N—秤體所采用支撐點的數量；K-0—保險系數，一般取值在1.2～1.3之間人；K-1—沖擊系數；K-2—秤體的重心偏移系數；K-3—風壓系數。

例如：一臺30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據當時的實際情況，選取保險系數K-0＝1.25，沖擊系數K-1＝1.18，重心偏移系數K-2—＝1.03，風壓系數K-3＝1.02，試確定傳感器的噸位。

解：根據傳感器量程計算公式：

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

可知：

C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（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，除非特殊訂做）。

根據經驗，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)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，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增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。

再次，要考慮各種類型傳感器的適用范圍。

傳感器型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。廠家一般會根據傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構型式、彈性體的材質等特點規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；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。

最后，還要對傳感器準確度等級進行選擇。

傳感器的準確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準確度要求，又要考慮其成本。

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情號大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人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*激勵電源電壓*秤的最大稱量

秤的分度數*傳感器的個數*傳感器量程

例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數為1000個分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0±0.008mV／V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問采用的傳感器能否與儀表匹配。

解：經查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV／d，因此根據傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實際輸入信號為：

2×12×25／1000×3×25＝8μV／d＞0.6μv／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，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，又要考慮經濟效益，確保達到目的。

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