應變片稱重傳感器：應變式稱重傳感器

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應變式稱重傳感器

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57
）摘要

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本發明公開了一種應變式稱重傳感
器，包括放大器、第一電容、第二電容、第
一電位器、第二電位器、第三電位器、第一
壓敏電阻、第二壓敏電阻、第三壓敏電阻、
第四壓敏電阻、第一電阻、第二電阻、第三
電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第
七電阻，電壓正極輸入端分別與所述第一電
位器的第一端、所述第一壓敏電阻的第一端
和所述第四壓敏電阻的第一端連接，電壓負
極輸入端分別與所述第一電位器的第二端、
所述第二壓敏電阻的第一端和所述第三壓敏

應變片稱重傳感器：應變式稱重傳感器

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應變式稱重傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
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。
應變式稱重傳感器，1940年美國BLH公司和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）利用SR一4型電阻應變計研制出圓柱結構的應變式負荷傳感器，用于工程測力和稱重計量，成為應變式負荷傳感器的創始者。1942年在美國應變式負荷傳感器已經大量生產，已有60多年的歷史 1938年美國加利福尼亞理工學院教授E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工學院教授A.Ruge（魯奇）分別同時研制出紙基絲繞式電阻應變計，以他們名字的字頭和各有二位助手命名為SR-4型，由美國BLH公司專利生產。為研制應變式負荷傳感器奠定了理論和物質基礎。
中文名
應變式稱重傳感器
外文名
strain typeweigh sensor
目錄
1
儀器歷史
2
技術創新
3
主要成果
4
特點
5
研發熱點
6
主要差距
7
發展動向
8
研發重點
9
發展趨勢
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小型化
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集成化
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多功能化
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智能化
10
數字式特點
應變式稱重傳感器儀器歷史
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語音
1942年在美國應變式負荷傳感器已經大量生產，已有60多年的歷史。
應變式稱重傳感器技術創新
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語音
1973年美國學者霍格斯特姆為克服正應力負荷傳感器的固有缺點，提出不利用正應力，而利用與彎矩無關的切應力設計負荷傳感器的理論，并設計出圓截工字形截面懸臂剪切梁型負荷傳感器。打破了正應力負荷傳感器的一統天下，形成了新的發展潮流。這是負荷傳感器結構設計的重大突破。1974年前后美國學者斯坦因和德國學者埃多姆分別提出建立彈性體較為復雜的力學模型，利用有限單元計算方法，分析彈性體的強度、剛度，應力場和位移場，求得最佳化設計。為利用現代分析手段和計算方法設計與計算負荷傳感器開辟了新途徑。70年代初中期，美、日等國的衡器制造公司開始研發商業用電子計價秤，急需小量程負荷傳感器。傳統的正應力和新研制的切應力負荷傳感器都不能實現幾公斤至幾十公斤量程范圍內的測量。美國學者查特斯提出用低彈性模量的鋁合金做彈性體，采用多梁結構解決靈敏度和剛度這對矛盾。設計出小量程鋁合金平行梁型負荷傳感器，同時指出平行梁負荷傳感器是基于不變彎矩原理，使利用平行梁表面彎曲應力的正應力結構，具有切應力負荷傳感器的特點，為平行梁結構負荷傳感器的設計與計算奠定了理論基礎，形成了又一個發展潮流。蠕變是電阻應變計和鋁合金負荷傳感器經常遇到和必需解決的關鍵問題。1978年前蘇聯學者科洛考娃通過對一維力學模型和應變傳遞系數的分析，提出控制電阻應變計敏感柵的柵頭寬度與柵絲寬度的比例，可以制造出不同蠕變值電阻應變計的理論，并成功的研制出系列蠕變補償電阻應變計。對低容量鋁合金負荷傳感器減小蠕變誤差，提高準確度起到至關重要的作用，使電子計價秤用鋁合金負荷傳感器多品種、大批量生產成為可能。由于電子稱重技術的迅速發展，負荷傳感器性能的評定方法，已不能滿足采用階梯公差帶評定準確度等級電子衡器的需要，急需與電子衡器準確度評定方法相適應的計量規程。80年代初，國際法制計量組織（OIML）質量測量指導秘書處決定將用于電子稱重的傳感器與用于測力的傳感器徹底分離，由美國負責的第8報告秘書處起草《稱重傳感器計量規程》。經過OIML成員國書面表決后，在1984年10月第7屆法制計量大會上正式批準，并于1985年以OIML，R60國際建議頒布，下發到各成員國。各國正在執行的是R60的2000年版。可以說R60《稱重傳感器計量規程》是各國稱重傳感器進入國際市場的“通行證”。
隨著數字技術和信息技術的發展，各行業對數字化電子衡器的需求愈來愈多，提出用數字稱重系統突破模擬稱重系統局限性的要求，對此模擬式稱重傳感器就無能為力了。因為在此之前，稱重傳感器的研究都集中在硬件方面，例如：創新彈性體結構，改進制造工藝，完善電路補償與調整等。模擬式稱重傳感器的輸出信號小，抗干擾能力差，傳輸距離短，稱重顯示控制儀表復雜，組秤調試周期長等缺點依然如故。為滿足數字化電子衡器的需求，美國TOLEDO、STS和CARDINAL公司，德國HBM公司等先后研制出整體型和分離型數字式智能稱重傳感器，并以其輸出信號大，抗干擾能力強，信號傳輸距離遠，易實現智能控制等特點，成為數字化電子衡器和自動稱重計量與控制系統的必選產品，形成一個開發熱點。90年代，由于稱重傳感器的設計與計算等基本技術趨于成熟，稱重傳感器的發展側重于工藝研究和應用研究，在產品標準化、系列化、工程化設計和規模化生產工藝等方面都有很大進步，主要是：1、在結構與工藝設計中引入計算機擬實技術和虛擬技術；2、在彈性體加工中納入柔性制造技術；3、在生產工藝中采用計算機網絡技術；4、在穩定處理中移植了振動時效、共振時效新工藝；5、在測試檢定中創造了自動快速檢測和動態比對方法。應用技術研究也有突破性進展：在傳統稱重模塊的基礎上，研制出新式稱重模塊。這是應用新技術面對新挑戰的典型產品。其特點是組件化設計，具有“即插即用”功能，可減少由于偏重、熱效應影響，偶然超載等引起的稱重誤差，并可承受由于振動、沖擊、攪拌或其它外力引起的偏重。總之，70年代兩項技術突破，80年代兩個重大變革，90年代納入高新技術面對新挑戰的研發理念，極大地促進了稱重傳感器技術的發展。工業與商業電子秤用稱重傳感器技術與制造工藝，美、德等工業發達國家的著名制造公司處于國際市場引導者的領先地位，我國具有一定規模的稱重傳感器制造公司處于市場挑戰者或市場追隨者地位。家用電子秤用稱重傳感器的研發和生產中心在中國，在深圳，制造技術、工藝水平、產品質量和年產量逐年提高。當今國際市場稱重傳感器技術的競爭，集中表現 在產品的準確度、穩定性和可靠性的競爭；制造技術與制造工藝的競爭；應用高新技術研發新產品和自主知識產權產品的競爭。各稱重傳感器制造企業都在努力培植自己的核心競爭技術和打造核心競爭產品。從國際衡器工業展覽會上展出的產品和對多家處于市場引導者地位的企業產品的分析可以得出這些企業的共同追求是：彈性體材質更精良；電阻應變計、補償元器件的技術要求和環境應力篩選更嚴格；制造工藝更精細；電路補償工藝更完善；外觀質量更完美。稱重傳感器的準確度、穩定性和可靠性是重要的質量指標，同時也是用戶最關心的問題。對此，這些企業在結構設計、制造工藝、電路補償與調整和穩定性處理等方面進行許多研究與試驗工作，取得較大進展。
應變式稱重傳感器主要成果
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語音
（1）在結構設計與計算過程中，引入計算機擬實技術進行動態仿真，動力學分析；在工藝設計過程中引入計算機虛擬技術，對彈性體生產工藝進行模擬和檢驗；（2）在彈性體加工中，納入先進制造技術，變剛性制造為柔性制造。普遍采用加工中心、柔性制造單元和柔性制造系統；（3）在生產全過程中，盡量減少手工操作、人為控制，增加半自動與自動控制、自動檢驗工序，并在生產工藝中采用計算機網絡技術；（4）改進、創新工藝裝備，實現高效智能電路補償，建立全自動快速檢測系統，提高C3級產品成功率和大批量生產產品的抽檢合格率；（5）移植先進的穩定處理技術與裝備，實施振動時效或共振時效新工藝，提高稱重傳感器的長期穩定性和工作可靠性；（6）應用高新技術開發新產品和自主知識產權產品，增強核心競爭力。處于國際市場引導地位的企業都有自己的核心競爭技術、工藝和產品，例如：正負蠕變電橋的“O蠕變”稱重傳感器；鈹青銅動態稱重傳感器；整體型和分離型數字式智能稱重傳感器；高準確度不銹鋼3柱、4柱高溫稱重傳感器；組件化設計的“即插即用”型新式稱重模塊等。
應變式稱重傳感器特點
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語音
（1）重視基礎技術、基礎工藝和共性關鍵技術的研究，作到基礎研究與預先研究并行；共性關鍵技術研究與應用技術研究并行；典型產品開發與產品工程化并行。保證基礎技術與基礎工藝（電阻應變計、應變粘結劑、補償元器件、防護與密封材料等）一直處于世界領先地位。（2）重視基礎設施建設和制造技術、制造工藝的研究與應用。配置優良的工藝裝備和檢測儀器，特別是智能化工藝設備，作到工藝裝備最先進；（3）描準世界稱重傳感器技術的發展潮流和戰略前沿，確定研究課題和產品開發方向。重視新產品和自主知識產權產品的開發，增強核心競爭力。其技術創新和新產品開發的標準是：具有較高的技術先導性，工藝先進性，市場擴散性，效益增殖性。使技術與工藝始終處于世界領先地位。（4）重視稱重傳感器的可靠性設計、控制與管理，嚴格設計符合性控制和工藝可靠性控制，努力使工藝兌現率達到百分之百。（5）重視市場競爭，加強市場調查與分析，快速響應市場。21世紀的市場競爭，是以市場響應速度為焦點，以改進和創新產品為基礎。（6）重視相關法規和規程的學習，全面理解并認真執行，保證生產的每一個產品都符合要求。
正因為如此，國外的稱重傳感器品種繁多，規格齊全，合金鋼、鋁合金、不銹鋼、鈹青銅制品應有盡有；水下、鉆井下測量，耐壓防爆、抗輻射、耐腐蝕產品；微小和超大量程；多稱量與動態稱量；集成化與模塊化結構任用戶選購。并作到產品的內在與外觀質量并重，外觀質量的改進與提高十分明顯，基本沒有噴漆產品，幾乎全部是亮光或亞光化學
[1]
鍍鎳、鍍鉻，烤漆，噴塑，瓷質陽極化和不銹鋼產品。個別產品的外形已融入人性化設計。
應變式稱重傳感器研發熱點
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語音
1、數字式智能稱重傳感器的數字補償技術與補償工藝，及其應用技術；2、快速、低速動態、動態稱重傳感器的研制及阻尼技術；3、高溫稱重傳感器制造工藝，高溫穩定性及應用技術；4、耐壓、防爆型稱重傳感器及耐壓外殼設計與試驗技術；5、組件化設計的“即插即用”的新式稱重模塊；6、利用鋇和鈮代替鎳制作靈敏度溫度補償電阻的研究。
應變式稱重傳感器主要差距
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語音
盡管我國航空、航天工業部門早在20世紀50年代末期就開始研究應用應變式負荷傳感器，但并未向民用發展。就全國而言，
[2]
負荷傳感器的研制與生產起步較晚，60年代只有幾個廠家生產普通精度等級的應變式測力傳感器。結構單一，只有圓柱、圓環兩種結構，基本不進行電路補償與調整，有的產品甚至用外部平衡箱調整零點。80年代初，全國有20余個企業用資一億元人民幣，用匯1300萬美元，從美、日等國引進應變式負荷傳感器制造技術與工藝裝備，進行學習、消化、吸收。經過仿制和試生產后，開始多品種小批量生產，推向市場后，取得相當可觀的效益。當時人們對此產品的總結是：多品種、小批量、低成本、高收益、投資少、見效快。引起不少行業的個人和企業的關注，紛紛進入此行業，生產廠家從70年代的20多個迅速增加到100多個，年產量與日本相當，達到100多萬只。隨著國民經濟的發展，各行業對電子衡器的需求不斷增加，極大的促進了稱重傳感器技術的發展。80年代中期到90年代中期，是我國稱重傳感器技術穩步發展，品種和規格迅速增加，產品質量不斷提高的十年。不少廠家都改進或增加工藝裝備、檢測儀表，購置智能溫度補償裝置和靈敏度溫度補償設備，實現了規模化生產。90年代中期稱重傳感器生產企業增加到160多個，年產量200多萬只。除滿足國內市場需求外，十余個企業開始小批量出口，呈現出較好的發展勢頭。盡管稱重傳感器是國家強制管理的法制計量器具，應當比較難進入此行業，但由于種種原因導至一些企業和個人很容易進入，造成市場擁擠，加劇了市場競爭。終于在90年代中期爆發了價格大戰，誰的價格低，誰就是大贏家，而且逐年升級越演越烈，已經到了走火入魔的程度。價格大戰的惡果是技術進步緩慢，工藝水平下降，質量問題嚴重，管理監督失控。最初的受害者是廣大用戶，最終的受害者是企業自己，是整個稱重傳感器行業。帶著這些問題進入21世紀，稱重傳感器與工業發達國家的差距非但未縮小，反而加大了。國家監督抽查結果就是例證。2002年國家監督抽查7省市，16個企業，共48只稱重傳感器，合格18只，合格率37.5%。30只不合格產品來自10個企業，不合格原因全部是溫度性能超差。更為嚴重的是在16個企業中，只有一個企業嚴格執行國家標準。如果變抽查為全面檢查，合格率會更低。國家監督抽查結果真實的反應了我國稱重傳感器總體技術、工藝和管理水平。合格率低的主要原因是：質量意識差，不依法組織生產；對R60國際建議和國家標準不理解、不執行，錯誤的把0.02級與C3級等同起來；在利益驅使下改材料、換元件、減工藝，只求勉強合格或人為合格。我國稱重傳感器與工業發達國家處于市場引導地位企業產品的主要差距是：1、結構類型偏少，品種規格不全，特種用途產品奇缺；2、準確度等級較低，C3級成功率不高；3、穩定性和可靠性較差，返修率高，工作壽命低；4、產品標準化、工程化水平和企業產業化程度較低，產品技術指標的均一性差；5、外觀質量雖有提高，但仍有較大差距；6、工藝裝備、檢測手段不夠先進且不配套，生產工藝中手工操作、人為控制成份大，“作坊手藝”痕跡較深，人為因素對產品質量影響較大；7、創新產品和自主知識產權產品少，低水平重復產品多，貼牌加工、直接出口產品少；
企業沒有核心競爭技術和產品，市場調查不夠，市場響應速度太慢，造成無法與國際市場融合。總之，制造工藝差距最大，通常將制造工藝分為：1、支持工藝一一彈性體鍛造、機械加工、熱處理和表面處理等；2、基礎工藝一一電阻應變計、應變粘結劑、電路補償元器件和防護密封材料等；3、核心工藝一一電阻應變計粘貼與固化、零點與靈敏度智能溫度補償和防護與密封等；4、特殊工藝一一熱處理法時效工藝和機械法穩定處理工藝等。5、其中基礎工藝和特殊工藝差距最大。生產企業有三種類型：其一設計、生產、組裝各種家用電子秤；其二為家用電子秤生產廠配套生產各種稱重傳感器（或自己生產電阻應變計，或外購電阻應變計）；其三只生產家用電子秤稱重傳感器用電阻應變計。這三種類型的生產廠家已達60多個。據國家海關統計2003年家用電子秤出口量3860多萬臺，出口值1.47億美元，并以每年30% 的速度增長。當時預計2004年家用電子秤出口量5000多萬臺，出口值2億多美元。以此出口量計算，2004年共生產家用電子秤稱重傳感器共1.2億只，與其配套的電阻應變計（以單軸片計算）約4.8億片。
應變式稱重傳感器發展動向
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國際上主要有兩種發展途徑：以美國為代表的先軍工后民用，先提高后普及的途徑和以日本為代表的實用化商品化，先普及后提高的途徑。我國應屬于后者，盡管軍工部門研究應用較早，但并未轉為民用，快速發展和普及還是在近20年。是關鍵時期，急需提高我國稱重傳感器的總體技術、工藝和質量水平。國際稱重傳感器技術的發展動向是，把稱重傳感器的準確度、穩定性和可靠性作為極其重要的質量指標，把制造技術和制造工藝作為核心競爭力，緊緊抓住稱重傳感器的特性問題、生產問題和應用問題進行基礎研究、工藝研究和應用研究，其研究方向和特點是：（1）在產品結構設計與制造工藝中，吸取了工程化產品設計中的計算機擬實技術和虛擬技術，加快開發速度，減少開發風險；（2）在彈性體加工中，從單元加工技術發展到集成化加工技術；從剛性制造發展到柔性制造；從簡單化經驗判斷發展到智能化定量分析。普遍采用柔性制造單元和柔性制造系統；（3）生產工藝已不是傳統關念中的“作坊手藝”，而是技術與管理相結合的一項系統工程。為適應多品種、大批量生產，保證產品技術性能的均一性，生產工藝必須向盡量減少手工操作、人為控制，增加半自動化和自動化工序方向發展。例如：采用計算機控制，人機一體化工藝系統和測試技術網絡化信息系統等；（4）與穩定性和可靠性有關的穩定處理工藝在高溫處理，低溫深冷，脈動疲勞，超載靜壓等方法的基礎上，又研究出振動時效、共振時效新工藝，共振10分鐘，可消除絕大部分殘余應力。在上述設計與制造技術支持下，稱重傳感器的品種和結構又有創新，技術功能和應用范圍不斷擴大，主要成果有：（1）美國Revere公司研制出PUS型具有大氣壓力補償功能的拉壓兩用的稱重傳感器，用于高準確度檢驗平臺，稱重平臺，準確度可達5000d；（2）德國HBM公司研制成功C2A、C16A兩種不同結構的1一100t具有“耐壓外殼”保護的防爆稱重傳感器，其防爆性能符合歐洲EN和EN“d”級標準；（3）美國斯凱梅公司研制出新一代高準確度不銹鋼F60X系列5一5000kg稱重傳感器，準確度6000d。用于濕度大，腐蝕性強的環境中，而且防水；（4）德國塞特內爾公司研制出以鈹青銅為彈性體材料，快速稱重用200型稱重傳感器。其特點是線性好，固有頻率高，動態響應快。獨創油阻尼裝置與過載保護裝置一體化，保證稱量時速度快，工作壽命長。組裝3一30kg電子平臺秤，準確度可達4000d；（5）美國THI公司研制的1410型5一30kg鋁合金稱重傳感器，準確度等級優于C3級，可承受離心力和機械振動，內裝特制的粘性阻尼器，保證稱量時有較快的穩定時間，一般低于50ms；（6）美國VT一BLH公司開發出新式稱重模塊，具有合理的組件化功能和極高的稱重效率，出廠后“即插即用”，可自動調節位置，不受攪拌，偏心和振動影響。僅以上幾例，足以代表了新產品的開發方向，體現了技術的先導性，工藝的先進性。就技術含量而言，有高準確度（4000d一6000d）稱重傳感器制造技術；大氣壓力補償技術；用于快速、動態測量稱重傳感器的粘性阻尼器快速穩定技術；隔爆型耐壓外殼的設計與制造技術；組件化新式模塊設計技術等。
應變式稱重傳感器的發展趨勢，可用“四化”來概括，即設計技術虛擬化，制造技術柔性化，生產工藝網絡化，企業管理信息化。設計技術虛擬化包括彈性體結構設計的擬實技術和工藝設計的虛擬技術。結構設計的擬實技術是指面向彈性體的結構和性能分析技術，包括動態仿真、動力學分析、強度和剛度有限單元法計算、敏感區應變大小與分布等，以達到優化設計的目的。工藝設計的虛擬技術是指面向彈性體生產過程的模擬和試驗，檢驗彈性體的可加工性，加工方法和工藝的合理性，保證制造工藝最佳化。設計技術虛擬化的核心是有限單元計算和計算機動態仿真。通過仿真軟件來模擬真實受載情況，發現并及時處理設計和工藝缺陷或錯誤，以確保結構設計和生產工藝的合理性。制造技術柔性化是指在多品種、大批量生產的彈性體加工中，納入先進的制造技術：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）和計算機集成制造系統。它是計算機技術、信息技術、自動控制技術等與傳統的制造技術相結合形成的全新的制造系統。生產工藝網絡化是指在生產工藝全過程中，通過通訊線路和設備把各生產工序具有獨立操作和控制功能的計算機系統相互連接起來，在網絡軟件管理下，實現信息的收集、存儲和處理。與傳統的“作坊手藝”生產工藝相比，大大的減少了手工操作，最大限度的排除了人為因素對產品質量的影響。企業管理信息化是指按計算機處理的要求，依據結構化系統分析和設計方法，建立企業信息系統，實現企業管理全面現代化。包括CAD、CAM系統，生產管理系統，商務決策系統和經營管理系統等。
應變式稱重傳感器研發重點
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1、快速、低速動態和動態稱重傳感器及其阻尼技術；2、多功能、多分量稱重傳感器及其測試方法；3、微小和超大量程稱重傳感器；4、防爆、耐壓、耐腐蝕等稱重傳感器；5、偏心載荷測量及車載秤用稱重傳感器；6、大阻值低功耗高精度電阻應變計研制等。
應變式稱重傳感器發展趨勢
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語音
應變式稱重傳感器小型化
是指稱重傳感器總體結構體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。例如：30t、60t彎曲環式結構，其外形尺寸分別為外徑120mm和150mm，高度只有50mm和60mm。
應變式稱重傳感器集成化
有結構集成和功能集成兩種形式。結構集成是指彈性體與秤體合二為一的新型結構，例如：稱重板、稱重軌、稱重鉤、稱重環等。功能集成是指將重量信息采集、放大、變換、傳輸、處理和顯示都集于一體的稱重傳感器，例如：將敏感元件（彈性體）、轉換元件（電阻應變計）、信號處理電路和稱重顯示控制都集于一體的輪輻式稱重傳感器，其數字顯示位置就在傳統輪輻式稱重傳感器的接線盒處，通常稱為輪輻式稱重儀。
應變式稱重傳感器多功能化
是指稱重傳感器本身除具有檢測重量信息的功能外，還能同時檢測其它信息。例如：電子吊秤用稱重傳感器在檢測重量信息的同時還可檢測加速度信息；汽車檢測平臺用稱重傳感器，可同時檢測垂直方向的重量信息和水平方向的側向載荷，即多分力測量。
應變式稱重傳感器智能化
是由于模擬式稱重傳感器輸出信號小，抗干擾能力差，傳輸距離短，稱重顯示控制儀復雜，組秤調試周期長，根本不適應數字式智能電子衡器的發展。稱重傳感器的智能化就是研制新型數字式智能稱重傳感器。有兩種結構：整體型一一在稱重傳感器內部增加放大、濾波、A/D轉換器、微處理器、溫度傳感器等數字處理電路，利用數字補償技術與工藝實現各項補償。分離型一--將整體型數字式智能稱重傳感器內的數字電路置于外部接線盒內，稱為數字模盒。將普通模擬式稱重傳感器接入數字模盒，就可變模擬輸出為數字輸出，通常將其稱為分離型數字稱重傳感器系統。
應變式稱重傳感器數字式特點
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語音
1、輸出信號大，抗干擾能力強，傳輸距離遠，信噪比高；
2、通過數字補償電路和數字補償工藝，可進行線性、滯后、蠕變等補償，改善了性能； 3、輸出信號規格化；4、內裝溫度
[3]
傳感器，通過補償軟件可進行實時溫度補償，穩定性好；5、各數字式智能稱重傳感器的地址可調，便于應用與互換。什么是智能傳感器，在各國相關雜志上討論多年，20世紀90年代中期才有比較一致的看法：把凡具有一種或多種敏感功能，能夠完成信號探測和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補償、自診斷和計算等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器。它可以是集成的，也可以是分離件組裝的。數字式智能稱重傳感器完全符合此定義。今后一個時期，智能化數字補償技術和工藝還需進一步完善和提高。
[4]
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麗景稱重傳感器
天津市麗景微電子設備有限公司官方帳號,科技領域創作者
使用應變式稱重傳感器進行精準稱重
為什么選擇應變式稱重傳感器應變式稱重傳感器是工業稱重和力測量的主要設備，將提供高精度、高穩定的稱重。應變式稱重傳感器在靈敏度和響應能力方面不斷改進，使這些產品成為各種工業稱重和測試應用的首選。直接將儀表放置在機械部件上時，稱重單元內的應變測量通常更方便且經濟高效，并且能夠輕...
2020-09-300
友聲稱重郭先生
專業介紹裝載機電子秤，皮帶秤等小知識
應變式稱重傳感器的技術優勢！
隨著稱重傳感器和數字測量儀器技術的不斷發展，稱重傳感器已逐漸成為稱重技術領域的新寵，稱重傳感器具有強大的現場適應性，稱重傳感器目前是稱重技術領域的新寵，稱重傳感器的種類眾多，今天我們來了解一下應變式稱重傳感器的相關知識！應變式稱重傳感器是一種稱重傳感器的一種分支，但是我們很...
2020-07-220
常州瑞爾特測控傳感器
常州瑞爾特測控專業定制各類測力稱重傳感器
電阻應變式稱重傳感器工作原理
電阻應變式稱重傳感器 一、工作原理和構成 電阻應變式稱重傳感器之所以能作為質量一電量的轉換元件，是基于金屬絲在受拉或受壓后會發生彈性變形，其電阻值也隨之產生相應的變化這一物理特性實現的。當電阻應變片的金屬絲承受外力作用發生彈性變形時，它的長度L、截面積Js以及電阻率lD均會...
2019-10-080
參考資料
1.

鍍鎳石墨烯的微波吸收性能
．知網．2011-05-15[引用日期2016-12-03]
2.

大型汽輪發電機組四可傾瓦軸承負荷傳感器研究
．中國知網．1998-04-20[引用日期2016-12-03]
3.

面向物聯網的無線傳感器網絡綜述
．知網．2013-01-15[引用日期2016-12-03]
4.

電阻應變式稱重傳感器原理
．應變式稱重傳感器[引用日期2014-09-29]

應變片稱重傳感器：應變片稱重傳感器

應變片稱重傳感器

第一章 摘要
應變片稱重傳感器信號調理電路設計，在分析重力傳感器信號特性的基礎上，通過電路設計，把重量變化引起的應變片電阻的變化，反應到電壓的變化上。信號調理電路是那模擬信號變換為用于數據采集、控制過程、執行計算顯示、處或其他目的的數字信號。此稱重傳感器信號調理電路應用了模塊化設計，并通過仿真實驗得出了較理想的仿真結果。
Multisim仿真結果表明：此電路設計能實時、準確的處理信號。且工作穩定、可靠、重復性好、抗干擾能力強，可實現精密測量的目的。
第二章 引言
隨著科學技術的發展和自動化程度的提高，作為獲取信息的傳感器應用越來越廣，
對高精度信號調理技術的要求也越來越高。傳感器輸出的信號往往存在非線性問題、滯后誤差、蠕變、溫漂等問題，因此它的信號通常不能被控制元件直接接收，信號調理電路就成為數據采集系統中不可缺少的一部分，并且其電路設計的優化程度直接關系到數據采集系統的精度和穩定性。
稱重傳感器信號檢測的精度受到諸多因素的影響，其中電橋激勵電壓源的精度和穩定度是影響信號精確度的重要因素之一。由稱重傳感器的分析可知：電橋輸出與激勵電壓成正比，使得激勵電壓出現任何漂移都將導致電橋輸出出現相應的漂移。并且現場工

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應變片稱重傳感器：電子秤傳感器與進口稱重傳感器

稱重傳感器是什么以及如何工作？
稱重傳感器技術的基礎是將載荷（在地球重力場中對任何重物施加的力）轉換為電信號。 大多數稱重傳感器都具有將機械應變轉換為電阻變化的傳感器。 在下面了解有關稱重傳感器的更多信息。 重物會施加由重力場產生的載荷，該載荷壓迫稱重傳感器主體而導致變形，這就是應變。 稱重傳感器將應變轉換為電阻變化，最后轉換為電壓輸出。 該輸出與應用的質量成正比。
稱重傳感器在需要精確測量的多種行業中使用。 稱重傳感器能夠準確測量料罐、容器、料斗或輸送機的重量。 稱重傳感器旨在滿足各種嚴苛工業應用的要求。 稱重傳感器的容量差異很大。 有些稱重傳感器更適合實驗室應用，某些則更適合高容量批次配料或物流應用。
稱重傳感器應符合所有全球必需的認證和標準的要求。 稱重傳感器包括電子稱重傳感器、模擬稱重傳感器和液壓稱重傳感器，可用于將結構轉換為秤。 稱重傳感器可用于平臺秤、皮帶秤、稱重系統、托盤秤、檢重秤和輸送機秤。 梅特勒-托利多提供的稱重傳感器技術的特點是堅固耐用，還適用于惡劣環境。 此類稱重傳感器通常用于料罐秤、容器稱重、料倉秤和汽車稱重。
如何設計稱重傳感器？
辨別稱重傳感器時，首先看外形。 單點稱重傳感器適用于中小型應用。 應變式稱重傳感器適用于平臺秤和中型料罐秤。 罐式稱重傳感器適用于高容量應用。 另一種對稱重傳感器的類型和應用進行區分的標準是提供的輸出。 模擬稱重傳感器需要使用外部終端來執行放大和模數轉換功能，而數字稱重傳感器或電子稱重傳感器具有內置“智能”，可提供更高精度、更可靠的數據傳輸，并且有可能監控稱重傳感器的狀況以幫助維護。 所有稱重傳感器都具有不同的稱重傳感器價格，具體取決于所需性能。 不考慮設計和價格時，您可從梅特勒-托利多買到任何種類的稱重傳感器。
稱重傳感器的精度如何？
討論稱重傳感器時，經常會將精度和分辨率混合在一起。 分辨率是指顯示出的數位個數，但數位更多并不意味著精度就更高。 精度描述稱重結果的真實度（稱重傳感器精度計算和稱重傳感器容量計算）。 符合貿易結算標準的稱重傳感器限制分辨率是合乎情理的，這樣可避免對結果進行解釋。 因此，精度的較佳基準是符合貿易結算標準。 稱重傳感器的精度通常為1/3,000d至1/10,000d（稱重傳感器規格中也列出了這些信息）。 使用磁力復位系統的稱重傳感器的精度可達1/200,000甚至更高。 在理想條件（包括恒溫和恒濕）下，精度可達到原來的5-10倍。
但是，計算一個稱重傳感器的最終系統精度是相當復雜的。 需要考慮溫度、時間、分辨率等許多影響。 建議向稱重傳感器制造商咨詢。 稱重組件選擇器以專業方式提供這些計算值。
稱重傳感器出現故障的原因是什么？
稱重傳感器出現故障的原因有很多。 最常見的原因是模擬稱重傳感器系統中的接線盒。 如果此類模擬稱重傳感器出現故障，則故障排除工作可能很復雜，因為需要檢查所有的稱重傳感器線纜、稱重傳感器和稱重傳感器接線盒。 數字稱重傳感器可提供診斷數據，無需執行這些操作并消除了許多其他故障原因。 通過處理數據，可確信系統已啟動并在正常運行，當稱重傳感器出現故障時，系統將通知哪個稱重傳感器無響應。
稱重傳感器如何進行測量？
稱重傳感器可用于測量任何可能材料的重量（例如，使用50公斤、10噸、50噸、100噸或任何其他容量的稱重傳感器）。 從微克級到數百(100)噸的高容量，稱重傳感器的容量范圍很廣。 在制藥應用中，幾分之一克就會產生重大影響，因此，需要使用低容量稱重傳感器。 中等容量的稱重傳感器一般用于材料處理和貿易結算（例如，5噸稱重傳感器）。 高容量稱重傳感器用于存儲應用。
如何連接稱重傳感器？
稱重傳感器可同時測量秤上的恒載和凈載，因此，計算稱重傳感器容量時需要考慮這一點。 貨品在秤上的放置方式也很重要。 對于給定應用，不建議使用比所需規格更高的稱重傳感器，因為精度會降低。 對于貨品多數居中放置的秤（大多數料罐秤、料倉秤和容器秤均如此），公式為：
C >=sf*(TDL+SC)/N（例如，料罐秤）
對于貨品可能不居中放置的帶有四個稱重傳感器的秤（平臺秤、小型汽車衡和輸送機秤均如此），公式為：
C >=sf*(TDL/4 + SC/2)（例如，平臺秤、小型汽車衡、輸送機秤）
C=LC或稱重模塊容量
TDL=總恒載
SC=秤量程
sf=安全系數（通常為1.25）
N=稱重傳感器或稱重模塊的數量
有關更復雜的系統，請向專業人員咨詢。
有關詳細信息，請參閱稱重模塊系統工程手冊中有關工程的主題。
如何安裝稱重傳感器？
使用稱重傳感器時的一個常見問題是選擇錯誤的防護方式。 稱重傳感器對于濕度非常敏感，并且需要定期沖洗。 雖然聲稱防護等級很高，但該防護對于濕熱無益。 對于高濕度和溫度突變（低溫環境下進行高溫沖洗），建議始終選擇不銹鋼密封型稱重傳感器。 因此，購買稱重傳感器時需要考慮不同參數。
稱重傳感器系統的校準成本常被低估。 如果您的質量體系要求對此類稱重系統進行定期校準，請向梅特勒-托利多咨詢最高效的方法。 符合ISO9001標準的方法需要使用可追溯到國際標準的獨立校準設備。 在任何情況下，都不能假定校準從未變化且稱重傳感器根本不需要重新校準。 校準更大的料罐秤的高效方法是使用RapidCal?。
安裝稱重傳感器對精度的影響常被低估。 在任何情況下，都建議使用屏蔽電纜，因為稱重傳感器信號的電壓非常低，容易受到干擾。 選擇盡可能短的電纜，因為銅的電阻會隨溫度變化，而電纜電阻越低越好。
稱重傳感器的集成通常非常復雜，需要工程知識。 稱重模塊高度集成，為稱重傳感器提供安全性和理想的負載狀況。 請參閱詳細信息，了解如何選擇合適的稱重模塊并找到合適的在售稱重傳感器。
稱重傳感器與應變片有何區別？
應變片是稱重傳感器的組件。 稱重傳感器是將負載轉換為壓力的反作用力。 該壓力被稱重傳感器吸收，將其電阻的變化轉換為可測量的電量，并報告為稱重結果。 無論是容量為10噸還是100噸的稱重傳感器，原理都是如此。
稱重傳感器的目的是什么？
稱重傳感器可測量力，可惜不是理想的重物。 這就引出一個事實，即稱重傳感器中任何其他偶然產生的垂直力都會對精度產生直接影響。 一般情況下，包括容器中的管道應力、碎屑收集等操作中與地面接觸、稱重傳感器和小容量系統中的電纜觸碰、垂直振動等。 咨詢專家可避免系統中出現這些問題，并找到合適的稱重傳感器進行訂購。
稱重傳感器的靈敏度是什么？
稱重傳感器的靈敏度通常至關重要。 更新速率越高，灌裝過程就越準確。 批次配料系統也是如此，在該系統中，稱重傳感器的測量靈敏度越高，配方就更易于修復。 與靈敏度相關的成本很少，但能引發巨大差別。
稱重傳感器的輸出內容是什么？ 如何計算稱重傳感器的輸出？
大多數稱重傳感器提供2-3 mV/V的模擬輸出。 由于這些傳感器是無源裝置，因此，需要外部電源來激勵。 輸出信號會隨相關激勵電壓和電流負載的不同而變化。 因此，使用非常穩定的激勵電源以避免電源效應至關重要。 使用10V輸出供電時，2mV/V稱重傳感器在滿載情況下的輸出只有20mV。 新型終端（稱重傳感器顯示器）不僅提供穩定電源，而且對輸出信號進行準確放大以將結果轉換為數字信息。 執行正確的稱重傳感器繞線對于輸出信號非常重要。
稱重傳感器的激勵電壓是什么？
稱重傳感器是無源裝置，需要外部電源來激勵。 電壓與該激勵電源相關，會根據電流負載不同而變化，從而導致錯誤。 因此，使用非常穩定的激勵電源至關重要，這樣可避免電源導致的錯誤。 新型終端提供了一個穩定電源，可準確放大較小的輸出信號，并將結果轉換為數字信息。
什么是液壓稱重傳感器？
液壓稱重傳感器利用的是加載密封液體后壓力變化的原理。 壓力變化通過壓力傳感器來測量。 液壓稱重傳感器不是非常準確，目前不太常見。 在電子元件不夠準確的時代，它們的強健性是一大優勢，但這一切早已過去。
稱重傳感器是否保持線性？
一般情況下，稱重傳感器的線性度非常高，可達0.03%甚至更高。 目前，校準秤時，主要是只在零點和最大跨距點處進行校準，指示出兩點中間的范圍是線性的。
需要使用多少個稱重傳感器？ 對于3或4個支腳的料罐秤，1或2個稱重傳感器是否足夠？
對于液位控制系統，可以使用數量比料罐支腳少的稱重傳感器。 關鍵是確保系統重心不會隨負載發生水平偏移。 此類系統的精度可能不夠理想。 請勿使用此類系統來處理散裝材料。
PT1000或PT100電子元件能否與模擬稱重傳感器配套使用？
模擬稱重傳感器具有mV/V接口，與PT100、PT1000這樣的無源溫度傳感器不同，因此，需要使用專用電子元件。
如何校準稱重傳感器？
稱重傳感器需要在使用位置進行校準。 現場校準的主要原因是重力會隨位置不同而變化。 在位置A制造的稱重傳感器在位置B使用時，如果未經現場校準，將會導致錯誤。 現場校準很重要的另一個原因是設備本身的持續磨損，這是所有技術儀器都會遇到的問題。 根據精度在使用秤的流程中的重要程度，良好的做法是每1-2年對秤進行一次校準。
什么是數字稱重傳感器？ 數字稱重傳感器的工作原理是什么？
PowerMount?稱重模塊內的數字POWERCELL?稱重傳感器的特點是配有板載處理器，可提供狀況監測功能并能夠隨環境變化立即做出調整。 POWERCELL?數字稱重傳感器可確保準確稱重，而不受振動和溫度的影響，幫助機器和設備制造商最大限度地提高客戶的產出價值。
什么是稱重設備的稱重傳感器？
稱重設備的稱重傳感器在需要精確測量值的多種行業中使用。 稱重設備的稱重傳感器能夠準確測量料罐、容器、料斗或輸送機的重量。 稱重傳感器技術旨在滿足各種嚴苛工業應用的要求。 稱重設備的稱重傳感器的容量范圍很廣。 有些稱重傳感器更適合實驗室應用，而另一些則更適合高容量批次配料或物流應用。
稱重設備的稱重傳感器應符合所有全球必需的認證和標準的要求。 其中包括梁式稱重傳感器，此類稱重傳感器能夠將機械結構改造為秤。 梁式稱重傳感器可成組用于平臺秤、皮帶秤、稱重系統、托盤秤、檢重秤和傳輸帶秤。 罐式/環式稱重傳感器技術的特點是非常強健，適用于惡劣環境。 此類稱重傳感器通常用于料罐秤、容器稱重、料倉秤和車輛稱重。