称重传感器并联组秤的偏载调试技术

　　1 引言

　　电子衡器在大多数情况下是由几个称重传感器 (文中所提传感器均为电阻应变式) 组成，而称重显示仪表则仅用一块。对于几个称重传感器的联接有二种方式，即串联组秤和并联组秤。由于电子技术的飞速发展，单片机的普及，称重仪表的输入灵敏度等性能的极大提高，完全满足了并联组秤的技术要求，所以从上世纪末国内也淘汰了串联组秤，普遍采用并联组秤方式。

　　然而由于衡器受土建施工和机械安装的影响，易造成各个传感器受力的不均匀。加之传感器的制造，虽经补偿，各项参数也不可能做到完全一致。这样有可能会给用多个称重传感器并联工作的电子衡器带来不能接受的偏载误差。衡器业内周知偏载测试合格与否，是衡器能否通过检定，正常使用的关键一项。因此分析传感器并联组秤时偏载调试的原理，减小偏载误差，探讨有效合理的调试方法十分必要。

　　2 传感器并联电路简析

　　2.1 一个电阻应变式称重传感器的电路

　　电阻应变式称重传感器是在弹性体上按照一定的规律粘贴电阻应变片且接成电桥电路形式。为了满足多项技术参数达到要求，还需加一些补偿电阻，如图 1 所示。

　　根据戴维定理，一只称重传感器的电路可以等效为一个电压源和与其输出阻抗串联的电路，如图 2 所示。

　　e 是传感器受载后产生的电压信号，其大小正比于传感器的灵敏度系数 K 和重量 W 的大小。RO是传感器的输出阻抗。如果在传感器输出端并接一个可调电位器 RW，加以调整，则可使多个传感器的输出电压相等，即 U01=U02=U0n，如图 3 所示。

　　目前应用最多的偏载误差调整方法就是基于此原理。

　　2.2 多个传感器并联的电路

　　多个称重传感器并联连接电路如图 4 所示。

　　多个传感器的输入端并联，由称重仪表里的直流稳压电源供电作为桥压，输出端也并联，输出信号电压至称重仪表。

　　n 只传感器并联输出的等效电路如图 5 所示。

　　ei为第 i 个传感器输出端开路的输出电压。R0i为第i 个传感器在电压源短路的输出电阻。e 为 n 个传感器并联后的总的输出电压。图 5 并联输出等效电路的节点电压方程式为：

　　由上式可以看出，对于用 n 个传感器并联组成的电子衡器，必然是一个确定的常数，它不会给电子衡器造成偏载误差。而 Ki和 R0i的分散性却会直接影响 e 和 w 成正比的关系。也就是说，只有当多个传感器的灵敏度系数 Ki和输出阻抗 R0i都相等，或者它们的比值相等时，才能保证同一载荷 W 在电子衡器台面不同的位置上，显示值一致，即无偏载误差。显然多个称重传感器并联组秤所必须具备的条件是各传感器的比值一致。但由于大批量生产制造出来的同一系列同规格称重传感器的灵敏度系数和输出阻抗存在一定离散性是不可避免的，加之土建施工、机械安装因素，所以多个称重传感器并联组秤都需要设置接线调整盒来解决偏载误差问题。