称重传感器的工作原理及选型要点

负荷传感器是称重传感器与测力传感器的统称，通常用单项参数来评价其计量特性。按照转换方法的不同，称重传感器可以分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式以及电阻应变式等八种类型，其中电阻应变式传感器的应用最为广泛。称重传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程甚至文物保护等极其广泛的领域。

电阻应变式称重传感器主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆四个部分组成。电阻应变片粘贴在弹性元件上，当弹性元件受力发生变形时，粘贴在其上的应变片也随之变形，并导致其电阻值发生改变。测量电路负责检测应变片电阻的变化，并将其变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经过后续处理后以数字形式显示出被测物体的质量。电阻应变式称重传感器的称量范围非常宽，可以从几十克延伸至数百吨，计量准确度可达千分之一至万分之一，且结构相对简单，可靠性较好，目前大部分电子衡器都采用这种传感器。

电阻应变式称重传感器的工作原理可以这样描述，弹性元件在外力作用下产生弹性变形，使其表面粘贴的电阻应变片也随之发生变形。电阻应变片变形后其阻值将发生变化，或增大或减小，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电压或电流形式的电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。在测量过程中，重量加载到称重传感器的弹性体上会引起塑性变形，应变片将正向和负向的应变通过安装在弹性体上的方式转换为电子信号。最简单的弯曲梁式称重传感器只使用一个应变片。通常弹性体和应变片通过多种方式结合，并采用外壳密封等部件来保护应变片不受外界环境影响。

在选用称重传感器时需要考虑多个因素，实际使用中主要从以下几个方面进行综合评估。首先是量程的选择，这需要根据具体用途来确定。量程的选取可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可能产生的最大偏载以及动载因素等综合评价来决定。一般来说传感器的量程越接近分配到每个传感器上的实际载荷，其称量准确度就越高。但在实际使用中，加在传感器上的载荷除了被称物体本身之外，还存在秤体自重、皮重、偏载以及振动冲击等附加载荷，因此在选用传感器时必须综合考虑诸多因素，以保证传感器的安全性和使用寿命。

其次是准确度等级的选择，这包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后以及灵敏度等技术指标。在选用时不应盲目追求高等级的传感器，而应该结合电子衡器的准确度要求和成本预算进行合理选择。一般情况下选用传感器的总精度，即非线性、不重复性和滞后三项指标的均方根值，略高于秤的精度要求即可满足使用。

最后是传感器形式的选择，这主要取决于称重设备的类型和安装空间条件。要保证安装合适、称重安全可靠，同时也要参考传感器制造厂家的建议。对于传感器制造厂家而言，通常会规定传感器的受力方式、性能指标、安装形式、结构形式以及弹性体的材质等具体参数，用户应按照这些规范进行正确选型和安装。合理的选型能够使称重传感器在实际应用中发挥出最佳的测量性能。