称重传感器是电子衡器的核心部件，它的性能和工作状态决定了电子衡器的准确度和稳定性。在设计、安装和改造电子衡器时，如果称重传感器选择和载荷分配调整不当，将直接造成电子衡器出现称量超差、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衡器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。、

一、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的电信号的转换装置，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地计算和显示重量值。如何选择称重传感器是设计、安装和改造电子衡器时面临的首要问题。

1.要考虑称重传感器的实际工作环境

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)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，也会彻底破坏电子衡器。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，还要考虑防爆强度。

(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，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，并采用隔热、降温和温度补偿措施。

(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。因此，应选用密闭性、抗腐蚀性能高的称重传感器，且防护等级应至少达到IP67级。

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:

(1)按工作原理分类:电阻应变式、电容式、压磁式、压电式等。

(2)按物理机构分类:悬臂梁式、桥式、柱式、板式、S形式等。

(3)按弹性体材质分类:合金钢式、铝合金式等。
各种形式的称重传感器有各自的特点，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。

3.称重传感器数量和量程的选择

(1)传感器数量的选择需要根据电子衡器的用途、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。但有些特殊的电子衡器(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。

(2)传感器的量程选择

传感器量程的选择是依据电子衡器的最大秤量、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。

一般情况下，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。但在实际使用中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重及偏载和震动冲击等载荷，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式(1)进行计算，该公式是在充分考虑各影响因素后，经过大量的实验确定的。

C=K0K1K2K3(Wmax+W)/N (1)

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；K0——保险系数，一般取1.2～1.3；K1——冲击系数，根据实际情况，一般在1(无冲击)～1.5(冲击较大)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，风力不大的场合一般取1～1.05。

对于一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大一些的。

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，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以下两个条件:

(1)满足电子衡器准确度的要求

一台电子衡器主要是由秤体、称重传感器和称重显示仪表三部分组成的。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衡器的准确度。因此，为保证整个电子衡器的使用准确度，必须选择准确度等级高于电子衡器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nmax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OIML R76国际建议，其中对传感器的规定中，也有如下条款:

“称重传感器的最大分度数nLC应不小于秤的检定分度数n”，即nLC≥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。

(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，仪表就不能正常采集到传感器输出的信号，会造成显示重量值错误或不显示重量值。可将传感器的输出灵敏度代入式(2)，即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。

二、称重传感器载荷分配的调整

电子衡器大多数使用多个称重传感器并联工作，安装形式有支撑式(压式)和吊挂式(拉式)两种，通常采用支撑式安装。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，即通常所说的传感器受力一致性调整。下面就以支撑安装、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。

1.称重传感器载荷分配调整的依据和前提条件

电子衡器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，保证秤台支撑的稳定性，从而保证秤台重心不变及承重传力正确，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提条件，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。

(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)称重仪表系统

称重仪表系统按要求技术指标测试合格。

(3)称重传感器的选择及连接

称重传感器的选择除应满足上文所述的各项要求外，还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。接线补偿盒应尽可能安装在计量室内称重仪表附近。

(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。但在电子衡器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度再补偿。

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Si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由式(3)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。

(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>10MΩ，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>200MΩ；电缆阻值、温度系数、分布电容等直流、交流参数相同；标定(检定)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。

(6)传感器支撑高度调整装置

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。

(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。

2.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。

(1)传感器空载时的输出值(零点输出)

由于传感器标定(检定)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)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Ezi，并计算输出增加值ΔEzi:

ΔEzi=Ezi-Eoi

为调整方便，还应计算输出增加值的平均值ΔEz:

ΔEz=∑ΔEzi/n(n为电子衡器使用传感器的数量)

(3)传感器载荷分配的调整

笔者通过实践认为，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，调整越应精心细致。

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，抬高传感器支撑高度；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，降低传感器支撑高度；抬高传感器支撑高度和降低传感器支撑高度这两种方法也可同时应用。具体操作时，可使用称重仪表或高精度数字电压表实际测量，在抬高或降低传感器高度后随时测量和比较。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。

三、结束语

作为电子衡器的核心部件，称重传感器的正确选择和载荷分配调整是保证电子衡器准确、稳定的关键。本文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，希望能对从事电子衡器技术工作的同行们有一些帮助。