基于称重传感器在电子汽车衡中应用的探究

　　一、前言

　　在我国，电子汽车衡是衡器应用中最为广泛的产品之一，是大宗物料称重计量和贸易结算的主要计量设备，具有准确、方便、快捷的特点。广泛应用于煤炭、冶金、建材、电力、粮食等各行各业。

　　电子汽车衡主要由承载器、称重显示仪表(下简称仪表)、称重传感器 (下简称传感器)、连接件、限位装置及接线盒等零部件组成，还可以选配打印大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。电子汽车衡的工作原理：被称重物或载重汽车置于承载器台面上，在重力作用下，通过承载器将重力传递至称重传感器，使称重传感器弹性体产生变形，贴附于弹性体上的应变计桥路失去平衡，输出与重量数值成正比例的电信号，经线性放大器将信号放大;再经 A/D 转换为数字信号，由仪表的微处理机 (CPU) 对重量信号进行处理后直接显示重量数据。配置打印机后，即可打印记录称重数据，前提条件是配置计算机可将计量数据输入计算机管理系统进行综合管理。称重传感器是将力学量值转换成电学量的转换元件，能将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成电压或电流信号，其被称为电子衡器中的心脏部件。科学技术的飞速发展，由称重传感器制作的电子衡器也已广泛地应用到各行各业，实现了对物料的快速、准确的称量。特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，电子汽车衡也不例外。称重传感器依据转换方式分为：光电式、液压式、电磁力式、电容式、电阻应变式等 8 大类，电阻应变式称重传感器应用最为广泛，目前的电子汽车衡均采用电阻应变转换方式。

　　电子汽车衡一般按照称量方式、安装方式、传输信号、使用环境、秤台结构、自动化程度等进行分类。本文主要针对静态电子汽车衡而言，有关动态汽车衡 (又称动态车辆自动衡器) 中的称重板、轴重仪不做阐述。

　　二、我国电子汽车衡使用的各类称重传感器

　　电子汽车衡所使用的称重传感器一般分为剪切梁、双剪切梁、柱式等三种结构。至于轮辐、扭环等结构的传感器在我国电子汽车衡使用很少。这里就着重从三个常用结构来谈。

　　1. 剪切梁结构 (图 1、图 2、图 3)

　　在我国现有的电子汽车衡使用中，剪切梁传感器的使用占有了一定的比例。主要是应用在一些低量程段的电子汽车衡上。以 5t 和 8t 两个量程最为典型，一般使用在最大秤量为 10t 和 20t 的电子汽车衡。该产品以梅特勒 - 托利多公司的最为典型，其优点在于偏心载荷的影响小，可以承受大的侧向力，刚性好，安装高度低。但对于大量程的该产品来讲，安装以及更换维护的难度较高。例如：20t 剪切梁传感器固定螺栓的紧固力矩要达到 1200- 1500N·m，不是每一个使用者手头都有适用的扭力扳手，即使有的话，安装空间和安装条件也使其在大扭力作用下很难操作。据查阅，托利多公司早期提供的样本资料中，该结构称重传感器的最大量程在 50t。目前，托利多公司所制造的秤体上安装 20t 剪切梁传感器还比较多见。由于电子汽车衡量程的不断增大，该结构产品应用在最大秤量 30t 以上的电子汽车衡中非常少见。