S型稱重傳感器量程和精度
哪些因素會影響S型稱重傳感器的使用精度？
S型稱重傳感器是傳感器中最為常見的一種傳感器,主要用于測固體間的拉力和壓力,通用也人們也稱之為拉壓力傳感器,因為它
的外形像S形狀,所以習慣上也稱S型稱重傳感器,此傳感器采用合金鋼材質,膠密封防護處理,安裝容易,使用方便,適用于吊秤,配
料秤,機改秤等電子測力稱重系統。
遲滯性誤差反映的是傳感器精度的主要指標之一，誤差的大小直接影響計量精度，所以在傳感器的生產過程中必須嚴格控制影
響遲滯性的各種因素。同時也要保證在安裝傳感器的不同條件下盡量避免影響遲滯性的因素存在。
以下詳細介紹影響遲滯性的部分因素。作為傳感器的重要特性參數之一，遲滯性誤差的改善直接影響傳感器的整體誤差，要
想能夠準確控制必須先了解哪些因素起到了影響作用。接下來，我們來看看哪些因素會影響S型稱重傳感器的使用精度？
一、原材料
彈性體：任何一種金屬材料，因為其內部的組織結構關系的復雜性，受到外力加壓后在微小晶粒之間產生微應變，在外力
消失后，微應變隨之消失，但是是否完全消失恢復到原始狀態，不同的材料則有完全不一樣的表現。在圖1中，我們可以看到加
載過程中的應變曲線ε1與卸載過程中的應變曲線ε2不重合，其差值△=ε2-ε1稱之為遲滯性，差值的大小主要取決于材料本
身成分的穩定性、均勻性、熱處理后的金相組織等。作為稱重傳感器的關鍵元件——彈性體對此要求則更為明顯，可以通過不
同的熱處理方式提高彈性極限，以減少遲滯性。目前國內市場上常用的材料為40CrNiMoA，該種材料經過合理的熱處理能取得理
想的綜合機械性能。
應變計：金屬應變計的典型結構為敏感柵，基底，被覆層和引線組成。在傳感器的應用中，通過敏感柵的電阻應變效應，
將彈性體的應變轉變為阻值變化，根據材料本身存在的遲滯性來看，應變計本身也存在遲滯性。目前世界上著名的應變計廠在
制造應變計時充分考慮了遲滯性的自補償，使其在傳感器的應用中的影響量減到zui小。所以在選擇應變計時要考慮到這種因
素。
密封膠：在傳感器的生產過程中要使用大量的密封膠，主要作用為固定線路和密封。從表面上看，一般在膠固化后是比較
軟的，相對彈性體的強度幾乎可以忽略不記。但是對小量程產品，必須要加以考慮。小量程的產品，變形區相對薄弱，密封膠
厚度的影響程度明顯增加。
不同品質的膠也有不同的表現，如果膠的硬度隨著時間的增加膠層的硬度也發生變化，則產品的遲滯性也會隨之變化。所以在
選用密封膠時一定選擇固化后膠質穩定的膠。
二、安裝條件
所謂的安裝條件，一方面是指稱重傳感器在安裝特殊配件（如橋式傳感器的底座）的邊界條件。這種邊界條件的影響，在
《衡器》雜志上有詳細的分析說明，如表面狀況，安裝扭力等是zui大的影響因素，在這里不作特別說明。另一方面是指稱重傳
感器在使用現場的安裝條件，根據與不同應用的客戶研究分析，發現下列情況影響傳感器或者說是整機的遲滯性，如表面狀
況、接觸面積、安裝扭力、螺栓強度、承載面硬度等均會影響。這些影響因素有時會被誤診為傳感器的品質不良。
表面狀況：是指秤臺與傳感器的接觸面的質量，如粗糙度，平行度等。表面過于粗糙，在長時間使用時會使緊固螺栓松動并影
響性能。如果平行度偏大，加載后會使傳感器產生不必要的分力，直接影響產品精度，同時也無法體現傳感器的真實精度。有
的企業為了降低成本直接將一定厚度的鋼板裁成合適的尺寸焊接到秤臺上，不經過任何加工處理，使用初期不會有問題，隨著
時間的延長精度會越來越差。
接觸面積：是指傳感器與秤臺固定的接觸面積。不同公司的產品，由于結構和工藝的不同，接觸面的大小也是有些差別，
所以在傳感器的生產過程中必須加以確定，并同時在傳感器的安裝使用說明書中詳細定義，以保證客戶能按照zui佳條件安裝使
用。可以參考威世特迪亞的3410產品，將安裝控制線標到傳感器上，。
安裝扭力：在《衡器》雜志上曾經介紹過橋式傳感器的安裝扭力與遲滯性的關系，在接觸面一定的條件下，安裝扭力越大，遲
滯性越小。同樣的道理，如果將傳感器安裝在不同的設備上，安裝扭力的大小也直接影響產品的真實精度。傳感器按照不同受
力結構分為單點式，懸臂梁式，橋式，“S”式，輪輻式，柱式等六大類。安裝扭力的影響規律對不同結構的產品是不一樣的。
例如懸臂梁傳感器，安裝扭力在100Nm時，能得到zui佳的遲滯性。扭力過大或過小，遲滯性都會變差（不同公司的產品安裝扭
力zui佳值會不一樣，必須經過實驗才能確定）。輪輻式傳感器的遲滯性對安裝扭力更為敏感，所以在使用時一定要依照生產廠
商的安裝使用說明書進行安裝，以保證產品質量。
螺栓強度：螺栓的強度影響與安裝扭力是一樣的，如果強度不足，在產品安裝使用一段時間之后，鎖緊力則會變松，進而
影響精度。
安裝面硬度：以懸臂梁傳感器來說明，因其固定端的接觸面較小，如果硬度過低，則在使用過程中隨使用次數的增加，受
力支點則會移動，受力支點從a點移到b點，則精度會有不同程度的變化。
上面所講述的影響因素直接與傳感器接觸，容易理解，還有一些其他因素看起來與傳感器關系不大，但卻影響傳感器的精
度。比如秤臺強度，基礎堅固性，防塵防水等因素。秤臺強度的影響：以平臺秤為例，一般采用懸臂梁稱重傳感器4只，安裝在
四個角上。
除平臺秤以外，如果汽車衡臺面的強度不足不但影響產品的精度同時也影響標定。
基礎的影響：這里面的基礎是指汽車衡或軌道衡的傳感器的安裝基礎，如一臺載荷為八十噸的汽車衡，一般使用6只或8只
稱重傳感器。傳感器通過底座與基礎的預埋件固定。單只傳感器的接觸面積約有250cm2，單位面積的壓力達到0.40～
0.58kN/cm2。如果基礎不牢固，使用一段時間后，基礎產生變化后，傳感器的特性則無法完全真實表現出來。與初裝標定時的
條件會有較大的變化。
灰塵和水的影響：這兩種因素在保養條件比較好的條件下不會產生影響，但是在室外使用的衡器，如汽車衡，軌道衡等要
特別注意。我們以水泥廠或礦山廠的汽車衡為例說明其影響：水泥廠的環境一般很惡劣，過往全是重型汽車，隨車帶起來的灰
塵大部分屬于水泥成分，長時間會沉積在裸露的傳感器表面及配件間隙內，經過雨季或處在周圍環境潮濕的現場，傳感器表面
或配件間隙的灰塵會硬化，使原本活動的配件變成固定式的，如果配件在傳感器的變形敏感區域，則傳感器的線性和遲滯性明
顯變差。另一方面單從水或潮氣講，主要是腐蝕傳感器表面，使接觸點產生變化，特別是含有配件的產品，生銹后會使配件與
傳感器“銹死”在一起，而影響精度。
曾經遇到過一個特殊案件：客戶在夏天6月左右安裝一臺80t的汽車衡，使用6只30t的橋式傳感器，現場在北方。由于在安
裝過程中，現場人員將傳感器中間部位的密封條刮破，并沒有作相應的改善，標定后交付使用。到11月份，用戶反映汽車衡數
據不準，早晨測試的數據明顯低于中午測量的數據8～10t，開始懷疑傳感器的溫度補償出現問題，經過多次確認分析沒有找到
問題所在。根據問題出現在早上的條件，建議用戶用熱風機給傳感器加熱，半小時后再次確認問題消失。后來發現密封條刮破
的那只傳感器的變形間隙里面全是水，早晨是固態的冰，中午是水，也就是說在早晨，變形間隙內固態的冰阻止了傳感器受力
后變形，而這只傳感器的輸出很小，影響輸出結果。
針對灰塵的影響，有經驗的廠商會采用適當的防護措施，如增加密封罩，表面涂適量的黃油等保護。
上述的影響因素，或多或少都會影響使用精度，在建造基礎和安裝過程中盡量避免，以保證長期使用的穩定性能。
S型稱重傳感器基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變
片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻
變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。
Ｓ型稱重傳感器：攪拌樓上常用的是Ｓ型稱重傳感器
攪拌樓上常用的是Ｓ型稱重傳感器和板環式傳感器。常用的傳感器結構形式的選擇 常用的拉式傳感器有Ｓ形，板環式以及中心
十字筋板環式等。中心十字筋板環式傳感器精度高、抗偏載性能優異，但是價格較高，通常只在高精度測量場合使用。攪拌樓
上常用的是Ｓ型稱重傳感器和板環式稱重傳感器。 其中Ｓ型稱重傳感器因其精度高、抗偏載能力強、同時可以帶過載保護、量
程范圍寬等優點用得最多。
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