如何选择电子地磅称重传感器

　　称重传感器作为地磅的心脏部件，对地磅的性能和稳定性起着举足轻重的作用。本文就如何科学、实际地选用传感器，提出了几点建议。

　　一、前言

　　称重传感器被喻为地磅中的心脏部件，它的性能在很大程度上决定了地磅的精确度和稳定性。在人们设计地磅的时候，经常遇到这样一个问题:如何选用传感器呢?在这里，一起去探讨一下这个问题，找出选择传感器的依据和步骤。

　　二、传感器的分类

　　称重传感器实际上是一种将非电量的质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。目前主要有以下几种分类方式：

　　(1)根据传感器的工作原理分类有：电阻应变式、差动变压式、电容式、压磁式、压电式、振弦式等;

　　(2)根据其受力的情况分类有:正应力式、剪应力式;

　　(3)根据其结构形式分类有:悬臂梁式、桥式、S形式、箱式、柱式等;

　　(4)根据传感器弹性体的材料不同有:合金钢式、铝合金式等。

　　(4)传感器的种类繁多，分类方式也千差万别，它们都有各自的特点，但如何为衡器选一种合适的传感器，确实是一个难题。

　　三、如何选用传感器

　　1.要考虑传感器所处的实际工作环境情况

　　传感器处的工作环境情况对如何选用传感器是至关重要的，它关系到传感器能否正常的工作，关系到传感器的安全和使用寿命，乃至关系到整个地磅的可靠性和安全性。

　　环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面：

　　(1)高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器;另外，必须加有隔热、水冷或汽冷等装置及温度补偿措施。

　　(2)粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。不同的传感器其密封的方式是不同的，且存在着很大差异。

　　常见的密封有以下几种：

　　1)密封胶充填或涂覆;

　　2)橡胶垫机械紧固密封;

　　3)焊接(氩弧焊、等离子束焊)和抽真空充氮密封。

　　从密封效果来看，焊接密封为Z佳，充填涂覆密封胶为Z差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器，可选择涂胶密封的传感器，而对于一些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器，应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。

　　(3)在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。对于在严重腐蚀性环境下工作的传感器，应选择外表面进行过喷塑或有不锈钢外罩抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。

　　(4)电磁场对传感器输出信号干扰的影响。在此情况下，应对传感器的屏蔽性能进行严格的检查，看其是否具有良好的抗电磁辐射能力。

　　(5)易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害，而且还给其他设备和人的生命安全造成很大的威胁。因此，在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感器，这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性，还要考虑到防爆强度，以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。

　　2.对传感器数量和量程的选择

　　(1)传感器数量的选择是根据地磅的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何ZX和实际ZX重合的原则而确定)而定。一般来说，秤体有几个支撑点就选用几只传感器，但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤，就只能采用一个传感器，一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。

　　(2)传感器量程的选择是依据秤的Zda称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的Zda偏载及动载等因素综合评价来确定传感器的量程。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高，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、偏载及振动冲击等载荷的存在，因此在选用传感器量程的时候，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。

　　传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验确定的。

　　公式如下：

　　C=K0K1K2K3(Wmax+W)/N

　　式中：c为单个传感器的额定量程;W为秤体自重;Wmax为被称物体净重的Zda值;N为秤体所采用支撑点的数量;K0为保险系数，一般取值在1.2~1.3之间:：1为冲击系数;K2为秤体的ZX偏移系数;K3为风压系数。

　　例如:一台30t地磅，Zda称量是30t,秤体自重为1.9t,采用四只传感器，根据当时的实际情况，选取保险系数K0=1.25冲击系数Ki=1.18，ZX偏移系数K2=1.03，风压系数K3=1.02试确定传感器的吨位。

　　解:根据传感器量程计算公式：

　　C=K0K1K2K3(Wmax+W)/N

　　可知：

　　C=1.25X1.18X1.03X1.02X(30+1.9)4=12.36t

　　因此，可选用量程为15t的传感器(传感器的吨位一般只有10t、15t、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊

　　定做)。

　　根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态地磅、钢材秤等，在选用传感器的时候，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%~30%之内，使传感器的称量储备量很大，以保证传感器的使用安全和寿命。

　　3.要考虑各种类型传感器的适用范围

　　传感器形式的选择主要取决于称量的类型和安装空间，保证安装合适，称量安全可靠;另一方面，要考虑厂家的建议。厂家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围，譬如铝合金式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等;合金钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等;合金钢质桥式传感器适用于轨道衡、地磅、天车秤等;柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。

　　4.对传感器准确度等级的选择

　　传感器的准确度等级概括了传感器的非线性、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在人们选用传感器的时候，不要单纯追求高等级的传感器，而应考虑既要满足电子秤的准确度要求，又要考虑到其成本。

　　对传感器等级的选择必须满足下列两个条件：

　　(1)满足仪表输入的要求

　　称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A/D转换等处理之后显示称量结果的。因此，传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号大小，即将传感器的输出灵敏度代入传感器和仪表的匹配公式，计算结果必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。

　　传感器和仪表的匹配公式：

　　传感器输出灵敏度X激励电源电压X秤的Zda称量秤的分度数X传感器的个数X传感器量程

　　例如：一台称量为25kg的定量包装秤，Zda分度数为1000个分度;秤体采用3只L-BE一25型传感器，量程为25kg,灵敏度为2.0±0.008mV/V拱桥电压为12V;秤采用AD4325仪表;问采用的传感器能否与仪表匹配。

　　解:经查阅，AD4325仪表的输入灵敏度为0.W-N/d

　　因此，根据传感器和仪表的匹配公式可得仪表的实际输入信号为：

　　2X12X25/(1000X3X25)=8W/d>0.6UV/d

　　所以，采用的传感器满足仪表输入灵敏度的要求，能够与所选仪表匹配。

　　(2)满足整台电子秤准确度的要求

　　一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成的,在对传感器准确度选择的时候,应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。

　　四、结语

　　在地磅设计过程中，称重传感器的选择是一件很重要的工作，如果选得不好，不能满足设计要求，造成经济上的巨大浪费，因此在产品设计时，要注意理论和实践的结合，不可拘泥于一个方面。

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