簡(jiǎn)論地磅稱重傳感器準(zhǔn)確性原因

隨著當(dāng)前科學(xué)社會(huì)中經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，作為當(dāng)今日程生活中的稱重傳感器，已經(jīng)是人們生活的一部分，人們對(duì)這種測(cè)量部件的應(yīng)用越來(lái)越頻繁，也隨著時(shí)間的延長(zhǎng)更加的離不開(kāi)它。所以，對(duì)于地磅稱重傳感器的精確度來(lái)講，是一個(gè)使地磅稱重傳感器流行至今的重要原因，所以，在本文中，我們將根據(jù)實(shí)際的研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地磅稱重傳感器的來(lái)源及歷史發(fā)展的各個(gè)階段作簡(jiǎn)要的評(píng)析，并對(duì)當(dāng)前國(guó)際上地磅稱重傳感器的技術(shù)創(chuàng)新作進(jìn)一步的探討，對(duì)地磅稱重傳感器誤差的來(lái)源及準(zhǔn)確性原因作出解釋，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供一個(gè)交流平臺(tái)。

1.地磅稱重傳感器的發(fā)展

1938 年美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院教授 E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工學(xué)院教授 A.Ruge（魯奇）分別同時(shí)研制出紙基絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)，以他們名字的字頭和各有二位助手命名為 SR-4 型，由美國(guó) BLH 公司專利生產(chǎn)。為研制應(yīng)變式負(fù)荷傳感器奠定了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。1940 年美國(guó) BLH 公司和Revere公司總工程師 A.Thurston（瑟斯頓）利用 SR-4 型電阻應(yīng)變計(jì)研制出圓柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)變式負(fù)荷傳感器，用于工程測(cè)力和稱重計(jì)量，成為應(yīng)變式負(fù)荷傳感器的創(chuàng)始者。1942 年在美國(guó)應(yīng)變式負(fù)荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn)，至今已有 60 多年的歷史。

經(jīng)歷了 20 世紀(jì) 70 年代的切應(yīng)力負(fù)荷傳感器和鋁合金小量程負(fù)荷傳感器兩大技術(shù)突破；80 年代稱重傳感器與測(cè)力傳感器徹底分離，制定 R60 國(guó)際建議和研發(fā)出數(shù)字式智能稱重傳感器兩項(xiàng)重大變革；90 年代在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝中不斷納入高新技術(shù)迎接新挑戰(zhàn)，加速了稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展。1973年美國(guó)學(xué)者霍格斯特姆為克服正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的固有缺點(diǎn)，提出不利用正應(yīng)力，而利用與彎矩?zé)o關(guān)的切應(yīng)力設(shè)計(jì)負(fù)荷傳感器的理論，并設(shè)計(jì)出圓截工字形截面懸臂剪切梁型負(fù)荷傳感器。打破了正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的一統(tǒng)天下，形成了新的發(fā)展潮流。這是負(fù)荷傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重大突破。

2.地磅稱重傳感器的技術(shù)創(chuàng)新

20 世紀(jì) 70 年代初中期，美、日等國(guó)的衡器制造公司開(kāi)始研發(fā)商業(yè)用電子計(jì)價(jià)秤，急需小量程負(fù)荷傳感器。傳統(tǒng)的正應(yīng)力和新研制的切應(yīng)力負(fù)荷傳感器都不能實(shí)現(xiàn)幾千克至幾十千克量程范圍內(nèi)的測(cè)量。美國(guó)學(xué)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(jié)構(gòu)解決靈敏度和剛度這對(duì)矛盾。設(shè)計(jì)出小量程鋁合金平行梁型負(fù)荷傳感器，同時(shí)指出平行梁負(fù)荷傳感器是基于不變彎矩原理，使利用平行梁表面彎曲應(yīng)力的正應(yīng)力結(jié)構(gòu)，具有切應(yīng)力負(fù)荷傳感器的特點(diǎn)，為平行梁結(jié)構(gòu)負(fù)荷傳感器的設(shè)計(jì)與計(jì)算奠定了理論基礎(chǔ)，形成了又一個(gè)發(fā)展潮流。蠕變是電阻應(yīng)變計(jì)和鋁合金負(fù)荷傳感器經(jīng)常遇到和必需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

3.地磅稱重傳感器的誤差來(lái)源與分析

地磅稱重傳感器是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化當(dāng)中一種使用較為廣泛的儀器儀表之一，隸屬于力傳感器，又名力敏傳感器，是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置，能將作用在被測(cè)物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的輸出信號(hào).那稱重傳感器有哪些誤差呢？總結(jié)起來(lái)大概可分為以下5點(diǎn)：

（1）環(huán)境誤差：傳感器的使用也會(huì)受溫度、擺動(dòng)、震動(dòng)、海拔、化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)等環(huán)境影響，這些因素極易引發(fā)環(huán)境誤差。

（2）特性誤差：這是由設(shè)備本身引起的，包括 DC 漂移值、斜面的不正確或斜面的非線形。因?yàn)楫吘乖O(shè)備理想的轉(zhuǎn)移功能特性和真實(shí)特性之間是會(huì)存在差距；

（3）應(yīng)用誤差：由操作而產(chǎn)生的誤差，包括探針?lè)胖缅e(cuò)誤、探針與測(cè)量地點(diǎn)之間不正確的絕緣、空氣或其他氣體的凈化過(guò)程中的錯(cuò)誤、變送器的錯(cuò)誤放置等多種操作錯(cuò)誤引發(fā)的誤差；

（4）插入誤差：是由于系統(tǒng)中插入一個(gè)傳感器時(shí)，改變了測(cè)量參數(shù)而產(chǎn)生的誤差。使用了一個(gè)對(duì)系統(tǒng)過(guò)于大的變送器、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性過(guò)于遲緩、系統(tǒng)中自加熱加載了過(guò)多的熱能等，都會(huì)導(dǎo)致插入誤差；

（5）動(dòng)態(tài)誤差：適用于靜態(tài)條件的傳感器會(huì)具有較強(qiáng)的阻尼，從而導(dǎo)致對(duì)輸入?yún)?shù)的改變響應(yīng)較慢，甚至要數(shù)秒才能響應(yīng)溫度的階躍改變。一些具有延遲特性的稱重傳感器會(huì)在對(duì)快速改變響應(yīng)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差，響應(yīng)時(shí)間、振幅失真和相位失真都會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)誤差。

所以只要了解了稱重傳感器的誤差種類，才能正確在使用稱重傳感器的過(guò)程中避免一些錯(cuò)誤操作或及時(shí)找到錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的問(wèn)題，然后因地制宜地找到解決方法。

4.地磅稱重傳感器準(zhǔn)確度分析

稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時(shí)候不應(yīng)該盲目追求高等級(jí)的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級(jí)和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項(xiàng)指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。所以，對(duì)于稱重傳感器精確度的原因，我們研究到，其精確度主要是由傳感器的工作管理聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用而產(chǎn)生的，當(dāng)然是在傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感，使用，考慮到了進(jìn)度的線性與不可重復(fù)性，對(duì)于人們的生活具有很大的影響能力。

5.總結(jié)

綜上所述，一個(gè)傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度及是否正常運(yùn)行是由該傳感器的質(zhì)量所決定的，包括制造的材料制作的工藝等等。所以，對(duì)于現(xiàn)在比較流行的稱重傳感器來(lái)，同樣是必不可少的。

所以，我們對(duì)于本文中所介紹的稱重傳感器的歷史發(fā)展過(guò)程和技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程發(fā)現(xiàn)，做好必要的誤差分析，做好對(duì)安裝環(huán)境、操作方法、日常維護(hù)的工作，是對(duì)提高稱重傳感器精確度的基礎(chǔ)條件，同時(shí)，我們更重要的是要了解稱重傳感器的工作原理與檢測(cè)方法，這樣才可以對(duì)稱重傳感器正確使用，減少和消除稱重傳感器的故障，使稱重傳感器的準(zhǔn)確度在一定程度上得到較大方面的提升和改進(jìn)。只有這樣，將稱重傳感器的使用精度與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，考慮到一定方向的誤差來(lái)源，不確定的影響因素，才會(huì)讓人們放心的使用，提高其使用的價(jià)值，減少人們使用工程中的麻煩，為社會(huì)和人民創(chuàng)造福利。