称重传感器知识：型号，认证，性能与选择

称重传感器知识：型号，认证，性能与选择

无论您是在谈论一台电子秤，称重系统 还是一台称重仪表，称重传感器是最有可能影响称重系统准确性和可靠性的元件部分。

因为称重传感器的知识简单而无趣，它的基础技术工艺也并非繁琐复杂，它很难以故事书中文章的形式展现。然而，基于称重传感器制造商频繁问及的众多问题，我 介绍各种各样的信息，以及一些关于传感器的原材料和配置的细节，它会影响称重传感器的准确性、一致性和可靠性。掌握了这些知识，您将能更确信并稳妥地选择 您称重中所需的最关键的部件了。

确切地说，秤中最普通的称重传感器，如今已成为一种商品。全世界众多制造商们已经生产出单端剪切梁和双端剪切梁，“s”传感器，铝单点式和某些型号的压式 (罐形)称重传感器。当这些称重传感器并排放置时，同样类型的称重传感器不会因制造商们的不同而显示出结构上的差异。比较数据表上的性能说明也相似或一 样。

这样看来，除了显而易见的称重传感器价格和实用性以外，还有什么理由可以影响您的选择呢

称重传感器选择可以依据：

·需要获得度量衡认证『国际产品标准组织(NTEP)或者国际法制计量组织(OIML)]或者对特殊重量传感器的最小重量分度值(Vmin)的型式批准的测量。
·称重传感器工作的环境，例如，湿度，危险化学品，最大温度变动，闪电，机械冲击载荷，长期可靠性，能适应各类地震区工作的设计，或者符合爆炸环境的工作要求。

希望下述信息可以解答你们对称重传感器方面的疑问。或许使您对产品差异在称重应用方面的重要性有粗浅的认识。

“称重传感器认证”

术语中阐述的“称重传感器认证”普遍认为是经NTEP和OIML～R60批准的认证。NTEP认证在北美和南美地区被认为是度量衡方面的标准。OIML—R60认证被认为是欧洲和亚洲的标准。“认证”是以证书
的形式代表度量衡方面的权威，它只适用于某些型号的传感器和那种型号的固定量程。

认证证书(CofC)是由NTEP批准颁发的称重传感器型号，它将会详细说明证书适用的不同量程和各个量程中的Vmin，Vmin是重量传感器测量中最小 重量增量。Vmin可能在由不同制造商生产出来的看似相同的称重传感器中有所差异，而称重传感器性能的优劣由度量衡机构检测决定。例如，经批准的精度级为 Ⅲ ，5，000d的重量传感器，即使仅使用50％的称重传感器额定量程，它的输出也可能被划分成5，000个分度。这就是Vmin的重要性。

在欧洲和亚洲的不同国家，0IML—R60称重传感器认证证书在度量衡方面具有权威性，但不是每一个OIML国家都承认。在西欧有四个欧共体国家的度量衡 机构能通报颁发欧共体国家所承认的证书。东欧国家，中国和俄罗斯需要他们自己颁发OIML证书。如果您想要对这些国家出口称重系统，您就要检查一下，您的 重量传感器是否符合他们的“认证”。
阅读不同版本的说明书时要注意“符合NTEP技术说明书”或“符合OIML技术说明书”这并不意味着产品获得度量衡机构的认证证书，它可以简单的认为仅是制造商的产品符合NTEP或者OIML技术说明书。

称重传感器具有不同型号—— 是为什么

如果您的称重仪表 处 在恶劣的环境，那么焊接密封的应变计和一个不锈钢元件能显著改善称重仪表的可靠性。应记住，如不考虑IP级别，就不要希望电阻应变片式称重传感器能在潮湿 环境工作。单端剪切梁式是另一种类型的荷重传感器，它之所以受到普遍欢迎是因为它价格合理，而且适合在很多不同的类型中应用，包括地磅秤，轴重秤和罐秤 等。剪切梁的功能是抑制边缘荷载（典型值为500/1的抑制率），这种设计使它比最先的弯曲梁更有效。在这里，此种称重传感器能有效地焊接密封，采用不锈 钢元件和玻璃到金属接头的电缆输入口，具有在恶劣环境下的实用功能。

在50多年中，许多称重传感器的型号和外形已经发生演变了，在某些情况，有些传感器的运用已不再有最初的市场。例如，“S”型应变传感器，原来是提供将机 械秤转化成电子秤的简单手段。现在用于称量罐和称量料斗的“s”荷重传感器的价格也很合理，已发展成大量程的重量传感器(超过 20KIb／10，000kg)。进一步改进用于罐和料斗的高精度称重传感器，包括用不锈钢制成，以及用焊接密封的“真空密封”称重传感器。

需要对重量传感器制造商使用的术语“真空密封”做出一些澄清。行业中涉及到的称重传感器的电阻应变片被焊接密封或金属膜盒后，这就是“真空密封”。在许多 时候，电缆线仍然通过一种压制配件进入到荷重传感器中，以至于称重传感器不是真正的真空密封。然而，对传感器的这种重大改进，使荷重传感器在抵抗潮湿环境 和水柱直射强喷的能力大大增强。

真正的真空密封需要通过一个玻璃到金属密封头将电路连接到重量传感器上，而这种设备在某些称重传感器厂家那里可以获得，需要额外付费。一台称重传感器的防 潮能力，是由国际电气制造业协(NEMA)和准入保护等级(IP级别)通过使用全部数据表建立的，但在我们行业内有点混乱。在过去的l5年中，重量传感器 制造商们一直使用NEMA和IP制定电子和电气设备的级别，作为称重传感器抗外部环境的描述。不锈钢称重传感器和应变计焊接密封变得有效，使得这些产品的 IP级别得到增加，超过了胶粘合密封的镀镍钢称重传感器。例如，IP67变成IP68——否则就没有理由因耗费更多的制造加工费而提高售价。现在的问题是 IP级别的要求失去它真正的意义，一些制造商们有意夸大了这种不被保证所支持的要求。

下一类值得关注的高量程称重传感器适用于汽车衡，轨道衡和罐式称量。

许多年来，双端剪切梁在北美和南美国家被认为是最符合汽车衡和罐式称重应用。它能流行的主要理由是配有被证实的非常实用的安装组件，它使用简单而且“有很 大的宽容性”。双端剪切梁式称重系统不需要限位杆，它可以使系统更加容易安装并且减少费用。任何人在使用双端剪切梁时，似乎都能使秤和罐达到很好的称重性 能。近年来也得益于这种产品，特别是它具有不锈钢元件，应变计焊接密封，在恶劣环境下的罐式称重应用和超过400oF／200~C的高温下进行工作的功 能。

压式称重传感器(亦称为罐式荷重传感器)是另一种具有高量程应用的重量传感器类型。尽管已开始受到双端剪切梁式称重传感器 的 竞争，但是在欧洲压式称重传感器因其高量程的配置受到青睐。主要的优势在于压式荷重传感器体积小，但是具有与双端剪切梁式称重传感器同等的量程。这就造成 了价格上的巨大差异，同时它安装了量程超过100K／50t的部件。其劣势在于与双端剪切梁式称重组件相比较，压式称重传感器在许多秤上安装都很困难。罐 式荷重传感器既可焊接密封，工具钢(涂层)，又可焊接密封，不锈钢配置。压式重量传感器既可单柱设计又可多柱设计，多柱设计比单柱设计具有更低的剖面，但 是它的制造成本更高。

铝单点称重传感器，亦称为平台重量传感器，为商品元件目录的顶级品，这就意味着很多厂商提供“等价”商品，理由很简单：

·产品采用世界很多地方都有的原料制造；
·用铝制造加工设备比钢更便利；
·没有热处理或电镀要求；
·产品需求数量比其它任何称重传感器都大；
·机械配件很少，许多制造商们都想选择仿制；
·拥有大量的购买者。

铝单点称重传感器是满足用于非恶劣环境下低量程秤要求的最有效的产品。铝单点荷重传感器的主要缺点在于对待机械冲击载荷和恶劣环境方面的能力不足。对此，少数钢和不锈钢称重传感器可以弥补，但是费用较高。

数字式称重传感器

数字式重量传感器继续使用胶粘箔式电阻应变计作为传感器件。将电子元件装入到荷重传感器中(内部或外部)，它可以补偿称重传感器的部分性能，并且提供一个 数字输出信号。输出信号能长距离传输且信号不减弱。同时，数字式称重传感器的主要优点是提供连接每一个独立重量传感器的系统控制。这种功能使独立寻址单个 荷重传感器比传统模拟系统更容易校准高量程秤或罐式称重系统，且在某些应用上更加精确。数字系统也将对单个称重传感器的主要特征的任何变化实施监控，并可 指示此称重传感器发生的问题。同时，因为数字式称重传感器是集成熟的精密电子学为一身，故而价格也比传统重量传感器昂贵。

智能数字式J-boxes与数字式荷重传感器的比较

目前，数字称重传感器 不 像传统称重传感器一样达到度量衡权威所规定的高精准度。假若，主要好处是由数字传感器提供到称重系统具有与每一只传感器的通讯能力，那么，使用智能数字式 接线盒和传统重量传感器的称重系统也能达到同样的功能。这包括校准高量程秤和罐式称重系统无需大量试验砝码的能力，并且具有能检测故障的监控荷重传感器的 能力。系统根据智能数字式接线盒将模拟称重感器输出信号转换为数字信号，从而提供电平信号，使具有长距离传输且信号不减弱的能力。

称重传感器的准确性、一致性和可靠性

原材料和制造工序是怎么影响称重传感器的准确性、一致性和可靠性的呢从表面看，似乎一个传统重量传感器就是简单地由铝或硬化钢元件，电阻应变计，补偿电阻器，互相接线，填充材料和镀层或涂料组成。那么两台外观相同的称重传感器究竟有多少不同呢

非常不同!

让我们假设一台高品质的工业荷重传感器具有：

·良好的防潮性——潮湿是导致称重传感器故障的首要原因；
·耐久性——最保守的设计也要使传感器经受10万次以上的循环加载，而不产生疲劳故障；
·符合公布的技术规范一包括线性，滞后和温度补偿；
·由一批传感器的性能到另一批产品间的一致性。

下面就详细介绍为何不是所有的传感器制造商生产出的传感器都满足这些性能要求。现在开始解释为什么不同制造商生产的称重传感器外观看似相同，但在性能，可靠性和一致性上会存在差异。

防潮性

称重传感器中的电阻应变计最容易受潮气影响。潮气进入电阻应变计可能导致重量传感器性能不稳定甚至整体故障。采取什么样的措施能最好地保护应变计

·封装电阻应变计—— 用防水材料覆盖住应变计。
·控制环境或制造出低湿度环境——阻止潮气进入密封的荷重传感器。
·高质量的复合防水密封——在整个工作温度下，保持传感器的元件不受影响，并且有最小的渗透性。
·高质量称重传感器电缆将导体和外壳严密的结合，防止潮气通过电缆芯进入内部。
·焊接封口、玻璃和金属电缆接头有时也很有效。

耐久性

称重传感器最基本的设计就是要确定它的耐久性，它必需经受十万次的称量，不会因机械疲劳而导致故障。用计算机有限元分析使称重传感器设计优化，不使传感器存在任何部分的应力集中，如此可要求应力均匀的集中在应变计的部位。这种精巧设计能确保荷重传感器能经得起超载。

符合公布的技术规范

它要找到能适用于市场上所有其它顶级产品的传感器的性能技术规范数据表是很困难的。主要技术规范应列出：总误差，非线性，滞后作用，蠕变误差和零点温度效应。即使制造商没有配备所需的校准设备，但他也需要保证产品的性能。

一个秤制造商在校准一台秤的时候，能测定性能好坏的参数是蠕变特陛。然而，温度灵敏只有到安装结束一台秤或称量系统后才会显现。下面两个曲线图显示的是两个不同制造商生产的同样型号的高量程称重传感器，按NTEP精度级为IIIL一10，000分度级的比对测量。

第一张曲线图是一个好的温度补偿称重传感器，在室温40~C和一10CC区间，显示直线性与滞后性具有接近重迭。

 

第二张曲线图是一个很差的温度补偿称重传感器(同样数据表技术规格)。这种情况完全可能是荷重传感器制造商没有在低温条件下所需的校准或检测重量传感器的设备。

称重传感器制造商主要投资是温度箱和净重测量装置，特别是他们产品的量程很宽和尺寸很大时投资特别大。每个重量传感器的温度补偿超过全温度范围，这也是一笔巨大的开销。

一致性

要想使每批和每月都制造出具有同样性能特征的各种系列的称重传感器是相当困难的。即使全部文件体系都符合ISO一9001要求，似乎总是有没完没了的突发变数出现，而影响到最终的产品。强有力的质量管理控制体系是称重传感器制造商保持产品的一致性的必然要求。

某些不显著地方的变化会对荷重传感器的一致性产生深远的影响：

·合响减至最能用同种没有碾钢留存货清品的质量值得必须的高个国家获得。拥有优质铝的国家稍微多些。合金钢和不锈钢订货至交货的时间为12到18个月。

·具有一致性的高质量电阻应变计——称重传感器的一致性主要是基于电阻应变计具有一致性。能发展各种系列的重量传感器制造商需使用许多不同类型的电阻应变 计，如果他们还制造不锈钢荷重传感器将更加复杂。不锈钢不具备制造优质称重传感器所要求的技术性能，因此电阻应变计必须特殊设计以适合不锈钢特性的补偿。

·精密加工允差—— 是的，您可以手工制造元件，但是如果您想要使每个称重传感器都具有一致性，那么确保具有应变计表面最好的精密度，必须使用高质量，价格昂贵的能加工大尺寸的合金钢和不锈钢的电脑数值控制机(CNC)。

·热处理和电镀设备——提供可利用一致性的优良设备不那么容易。

这里仅仅列出了与称重传感器厂家 相关的部分细节。希望这些知识能告诉读者为何您的秤或称重系统外形相似，性能却有差异。