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本文作者根據(jù)自己多年經(jīng)驗，給大家介紹了稱重傳感器和測力傳感器有哪些不同之處。

筆者認為，測力與稱重傳感器之所以會發(fā)展成為兩大分支，主要原因是它們的用途不同，從使用角度對傳感器提出的要求區(qū)別較大．

數(shù)年前．人們并不認真區(qū)分測力傳感器與稱重傳感器．因為兩者的工作原理，結(jié)構(gòu)，材料，制作工藝、測試方法等完全相同．往往同一個傳感器．可以用于測力，也可以用于稱重，因而將它們統(tǒng)稱為負荷傳感器(Loadcel1)．并且采用統(tǒng)一的標(biāo)準和測試方法。

但是，隨著衡器技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)不能再將它們混為一談，特別是電子秤的普及和承平的提高，規(guī)程、標(biāo)準逐漸完善．對用于電子秤的稱重傳感器提出越來越明確、合理．獨立的受求，1984年國際法制計量組織(OIML)提出了專門針對稱重傳感器計量要求和檢定程序的第60號國際建議。該建議于1984年10月由第七屆國際法制計量大會通過，1985年正式頒布。而測力傳感器由于各種使用狀態(tài)和要求差別較大，目前還難以提出一個一般測力傳感器都能通用的標(biāo)準和規(guī)程。

具體來說有以下幾個方面的差別：

1．誤差帶表示方法

過去，不論用于測力還是稱重的傳惑器．都采用線性、滯后，重復(fù)性等相對于滿量程誤差(％F．S．)的單項指標(biāo)來表征其性能。這種傳統(tǒng)的表示方法簡單易行，衡量其水平高低時，直觀明了(覓圖1)。但對于電子秤畿電子測力系統(tǒng)來說，這種方法都不實用，圓為電子評或電子測力系統(tǒng)的誤差帶規(guī)律與此不同，這就使研制或生產(chǎn)電子秤和電子測力系統(tǒng)的人很難合理選用傳感器。

針對稱重傳感器專門用于電子秤．第60號國際建議中對稱重傳感器的誤差帶要求已與電子秤完全相對應(yīng)，電子秤的準確度分為I、II、III、IIII級．稱重傳感器對應(yīng)分為A．B、C、D級。以最常甩的III級秤為例，其最大允許誤差見表1．它應(yīng)配用的傳感器為c級．其最大允許誤差見表2。表中的e及u均為檢定分度值

由此可見．稱重傳感器與電子秤都采用階梯形分段表示法，分段方法完全相同，而傳感器的最大允許誤差為秤的7O％。與傳統(tǒng)的傳感器單項指標(biāo)表示法不同之處還在于：上述階梯形誤差帶包含線性，滯后，靈敏度溫度影響三項指標(biāo)。此外，傳統(tǒng)的傳感器的參考直線是“端點連線”法，而稱重傳感器采用

“3／4點連線”法，即通過0點及進程75％量程點作一直線，這兩種計算方法的結(jié)果差別很大．測力傳感器因為還沒有新的標(biāo)準，目前仍采用傳統(tǒng)的(%F.S.)誤差表示法。然而，人們也越來越感到它與電子測力系統(tǒng)顯得不協(xié)調(diào)。因為力值計量是以逐點的示值相對誤差(%示值)表示的(見圖3)。可以預(yù)見，待條件成熟時。測力傳感器也必須采用逐點的示值相對誤差．

2．準確度

以傳感器滿量程點的準確度而言，一般商用稱重傳感器為萬分之二左右。測力傳感器卻因使用場合不同而千差萬別，在某些復(fù)雜，惡劣的條件下，能達到百分之一就十分滿意了，而用于基準測力機作力值比對的測力傳感器，則要求其特性短期(一、兩周內(nèi))復(fù)現(xiàn)性達到百萬分之幾。

3．測量范圍

一般電子秤的最大稱量為幾千克至幾十噸。而測力傳感器的量程小至幾十毫牛(幾克力)，甚至幾十微牛(幾毫克力)，大至幾十兆牛(幾千噸力)

4．量程衰減

所謂量程衰減，即對某一額定量程的傳感器，通過提高測量儀表的放大倍數(shù)，使該傳感器可用來測量小載荷，并且達到足夠的分辨率和測量精度．好比桿秤變換秤紐一樣例如。額定量程為100kg的傳感器，測量100kg載荷時，分辨率為0．1kg，準確度為±0．5kg，若將稱重儀表增益提高50倍，滿量程即變?yōu)?kg，分辨率也變?yōu)?．002kg。準確度可達±0．01kg。

稱重傳感器一般無此要求。而用于材料試驗機的測力傳感器，要求量程衰減50倍甚至100倍。這就大大擴展了同一傳感器的有效測量范圍，既可用來拉伸粗鋼試樣，又可用來拉仲細絲。當(dāng)然由此對傳感器起始段的特性也提出了極高的要求。

5．工作溫度

稱重傳感器一般在自然環(huán)境中使用．工作溫度范圍為一10℃一+40℃。而測力傳感器與被測對象直接相連，當(dāng)被測對象必須在極低或極高溫度下測試時，由于傳導(dǎo)，輻射、對流作用．測力傳感器也必須在較低(一1O0℃以下)或較高(+200℃)溫度下工作。

6．加載時間

電子秤的一次稱量時問約為幾分鐘，最長幾小時。而有的測力傳感器連續(xù)測試時間要長得多。例如疲勞試驗，蠕變或松弛試驗要連續(xù)進行幾十至幾百小時，埋入水庫大壩壩基的測力傳感器，要連續(xù)測量許多年。

7．加載方向

稱重傳感器都只承受拉或壓單向載荷。測力傳感器有不少場合要承受拉，壓雙向的交變載荷。此時．對傳感器兩個方向受力的輸出靈敏度對稱性必然要提出要求。

8．一次安裝與多次安裝。

稱重傳感器是一次安裝后整機調(diào)試，正常使用過程中不再裝拆。測力傳感器因為與它連接的測試對象經(jīng)常變動，需要經(jīng)常裝拆。因此要求其特性在多次裝拆時能保證具有良好的再現(xiàn)性。

9·疲勞壽命

稱重傳感器若以一分鐘加載一次，一天使用8小時計算，十年累計加載約近20萬次。而高頻疲勞試驗機每秒施加交變載荷3次，1小時即達一百爭萬次。試驗一根試樣。往往要做到一千萬次(107)在此場合工作的測力傳感器，疲勞壽命要求達到幾百或幾千個107次，實際上為無限長。

10．載荷的波形

稱重傳感器在每次加載時，要承受一次沖擊。加載波形近似為一梯形波上疊加一個衰減振蕩的波形。沖擊力不會太大。過載程度也不會太嚴重，而測力傳感器往往載荷的波形很復(fù)雜，千變?nèi)f化，很難預(yù)料。除單次的拉或壓載荷及常見的正弦波載荷外，還可能承受各種特殊波形載荷。如電液伺服疲勞試驗機可產(chǎn)生矩形波，鋸齒波。利用炸藥爆炸作為動力源的高速拉伸試驗機，載荷從零增加到最大值所需時間約為1毫秒，相當(dāng)于沖擊波。測量打樁辦的傳感器也工作在沖擊狀態(tài)。又如在飛機的起落架上貼上應(yīng)變片，將飛機起飛降落時起落架的受力波形記錄下來，再輸入到試驗機中去用試驗機對起落架部件單獨進行模擬起飛降落的試驗，以研究其壽命及可靠性，改進性能。此時載荷的波形為隨機波。此外，在拉伸試驗機上拉伸試樣時，試樣經(jīng)常在某一瞬間突然脆斷，載荷從最大值一瞬間內(nèi)突變?yōu)榱?。由于能量突然釋放，產(chǎn)生極強烈的沖擊和振動，測力傳感器設(shè)計制造中稍有不當(dāng)，即遭破壞。

11．干擾力

由于電子秤的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分講究，加工、裝配十分精確，所以稱重傳感器的受力狀態(tài)較為理想，一般能保證使載荷通過傳感器的設(shè)計軸線。而測力傳感器由于條件限制，往往要受到側(cè)向力、傾斜力、偏心力、扭矩等干擾的影響，因而有的要求測力傳感器本身必須具有良好的抗干擾力特性(例如采用雙層膜片結(jié)構(gòu))，有的要求專門設(shè)計成多分量測力傳感器，能同時測量幾個方向的分力或力矩。

12．剛性或撓度

稱重傳感器一般不考慮剛性或撓度。測力傳感器是整個測力機構(gòu)中的一環(huán)，有的試驗為保證某項參數(shù)能測量精確，對整機剛度提出要求，此時對傳感器的剛度也必然提出具體要求。在諧振式高頻疲勞試驗機中，為使整機能工作在諧振狀態(tài)，傳感器剛度必須為某值。

13．固有頻率

’稱重傳感器一般無此要求。而測力傳感器往往用于動態(tài)測試，為保證動態(tài)測量精度，必須提供傳感器固有頻率的參數(shù)，或者先提出固有頻率指標(biāo)，再進行傳感器設(shè)計

14．計量單位

稱重傳感器的額定負荷計量單位為克(g)、千克(kg)，噸(t)。測力傳感器為牛(N)．千牛(kN)、兆牛(MN)。

從以上各點分析對比可知，測力傳感器與稱重傳感器在使用方面的許多要求都不相同。它們很難采用統(tǒng)一的標(biāo)準和規(guī)程，它們最終分道揚鑣，是稱重傳感器技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

此外，還可看出，測力傳感器的使用條件遠比稱重傳感器復(fù)雜，惡劣。不同的使用場合，會提出不同的要求，并且它們往往差別很大，在某一場合必需保證指標(biāo)A很高，指標(biāo)B無關(guān)緊要。

而在另一場合卻要求指標(biāo)B很高，指標(biāo)A可不加考慮，因而很難找到共同語言，也很難制定出一個統(tǒng)一的標(biāo)準和規(guī)程。我認為今后只能將測力傳感器分成幾大類，分別制定標(biāo)準和規(guī)程。

 

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