称重传感器基础知识
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8) 最小静负荷 minimum dead load Emin 可施加在称重传感器上，而其测量结果的误差不会超 出其最大允许误差的最小质量。
9) 最 小 确 负 荷 输 出 恢 复 minimum dead load output return DR
施加载荷前、后测得的最小确静负荷下称重传感器输 出之差。 10) 称重传感器最小检定分度值 mimimum load cell verification interval Vmin 称重传感器的测量范围划分而成的最小检定等分质量。 11) 测量范围最小载荷 minmum load of the measuring range Dmin 试验或使用时施加到称重传感器上的最小质量，该值 不小于 Emin。 12) 相对 DR relative DR Z 最大秤量与两倍最小静负荷输出恢复之前，该比值用 于描述多分度衡器。 13) 相对 Vmin relative Y 最大重量与竹传感器最小检定分度值之比。该值描述 与称重传感器秤量无关的分辨力。 14) 安全极限载荷 safe load limit Elim 可以施加于称重传感器，而不会使其性能特性产生超
下的最大变形，通常指竖向方向y轴的,就是构件的竖向变形。
）一般在 0.2~0.4mm 之间。 固有频率高，响应速度快，一般都在几百到几千赫; 结构简单、紧凑 分辨率高，几乎无限，主要取决于配套仪表。 无活动环节，无磨损，容易防护密封，稳定性和可
靠性好，性半永久性器件，工作寿命长 测量范围大，从几克到几千吨
4) 灵敏度温度补偿 7. 数字式称重传感器
实现方法：模拟+数字；全数字。 整体型数字传感器以其处理和存储数字信号容易，输出信 号大，分辨率高，一般都在 20bit，可用计数高达 1000000. 准确度高，稳定性好，抗干扰能力强，传输距离远，可采 用软件运算方法调整四角误差，利用数字系统实现自校准， 并可进行无砝码标定等特点。 由于内部增加数字处理电路和温度传感器等，稳定性和可 靠性必然有所下降。 工作温度一般为-10~40℃，如需在低温下工作，应选用低 温元件，但将导致成本呈几倍上升。
之增加。 3) 蠕变自补偿应变计
传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微 蠕变，表现为传感器的输出随时间增加而增加（正蠕 变）。电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘 弹性，使应变计的输出随时间的增加而减少而敏感栅 材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的增加而增 加，叠加的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正 或负的蠕变特性，其方向和数值可以通过改进敏感栅 结构设计，基底材料配比及关键工艺参数加以调节。 4) 3. 应变式称重传感器的结构与计算 应变式称重传感器按所测量的参数可分为正应力型（测量 拉伸、压缩和弯曲应力）和切Leabharlann Baidu力型（测量剪切应力产生 的两个拉压成双的主应力）； 1) 测量正应力的称重传感器 柱式、环式（弯曲应力）、梁式称重传感器（悬臂梁， 双端固支、简支梁等直梁结构，曲梁应用较少，均是 测量应变梁根部的弯曲应力）、圆板式称重传感器。 2) 测量正应力的平行梁式称重传感器 不变弯矩原理：输出值与加载点到电阻应变计截面的 距离无关。
称重传感器在无外载荷作用时的输出称为零点输出， 零点输出受环境温度的影响，随温度变化而变化称为 零点温度漂移。 2) 零点输出调整 由输出电压公式可以得到电桥平衡条件为 R1R3=R2R4， 但由于工艺过程中的一些影响而导致电阻值发生了变 化，在无外载荷作用下产生较大零点输出。调整的方 法是在桥臂中串入调整电阻 RZ。 3) 非线性补偿
降低防暴等级。 制造维修成本高。 8. 其他称重传感器 电容式称重传感器，振弦式称重传感器（以被拉紧的振弦 作为敏感元件，它能将个加的重量变化转换成与之相对应 的频度输出，因此也是一种数字式传感器），压电薄膜轴 传感器、压电石英称重传感器。 9.
第二、称重传感器国家标准
1. 术语 1) 压向载荷 2) 拉向载荷 3) 称重传感器测量范围 测量结果的误差不超过 MPE 的被测量质量范围。
体积小，重量轻，使用灵活，安装方便，保养简单 而振动冲击性能好，加速度影响少输出信号可串联，
并联、串并混联，即可测量平均值或求和、求差。 主要缺点是输出信号小，制造工工艺难度大。
2. 电阻应变计 根据应变—电阻效应，将被测试件的应变量转换成电阻变 化量的敏感元件。 1) 温度自补偿应变计 安装在无任何外力作用、不受任何约束的试件上的应 变计，发环境温度发生变化时，其电阻值也会随之改 变，这种变化称为热输出。是由于应变计的敏感栅材 料的电阻温度系数和敏感栅材料以及被测试件材料之 间的线膨胀系数的差异其同作用，叠加的结果。 普通应变计的热输出很大，热输出 是静态应变测量中 最大的误差源，在测试环境存在温度梯度或瞬变时， 这种差异就更大。 2) 弹性模量自补偿应变计 材料的弹性模量一般随环境温度的升高而降低，根据 虎克定律在载荷不变的情况下，随着环境温度的升高 构件的变形量将增大，因而应变计所检测的应变也随
4) 称重传感器检定分度值（load cell verification interval） V 为确定称重传感器的准确度等级，在试验中采用的， 以质量单位表示的称重传感器分度值。
5) 最大秤（maximum load of the measuring range） Emax 可施加在称重传感器上，而其测量结果的误差不会超 出其最大允许误差的最大质量。
的真值之差。 22) 称重传感器基本（固有）误差 load cell intrinsic error
在参比条件下确定的称重传感器的误差。 23) 最大允许误差 maximum permissible error
Mpe 本标准允许的称重传感器的误差极限值。 24) 重复性 repeatability 在相同的试验条件下，以相同的方式在称重传感器上 连续多次施加相同载荷时，称重传感器提供一致的测 量结果的能力。 25) 重复性误差 repeatability error 在相同的加载和测量环境下连续试验时，称重传感器 的输出读数之差。 26) 显著增差 significant fault 大于称重传感器检定分度值的增差。 下列增差即使超过了称重传感器检定分度值，也不认 为是显著增差： 由几个同时发生的，又相互无关的因素引起的增差 不可能测量的增差 因其平生程度而必定会被关注测量结果的各方所察
称重传感器学习笔记
第一、《中国衡器实用手册》—称重传感器
1. 应变式称重传感器的工作原理与特点 1) 力学原理 虎克定律：
ε = ΔL/L σ = Eε
其中：ε表征形变的大小，E 为弹性元件金属的弹性模 量，在外载荷截面尺寸、长度都不变时，弹性模量越 大，变形越小，所以 E 代表了对弹性变形的抵抗能力。 由此得出虎克定律：弹性元件的变形限制在弹性变形 范围内，使其应力与应变呈线性关系。金属指标中给 出 的比例极限σp，是应力与应变呈线性关系的最高应 力值，高准确度称重传感器弹性元件的工作应力，最 好小于比例极限的三分之一。 2) 物理学原理 R=ρL/A，基中ρ为导线的电阻率，如果导线在轴向载荷 作用下产生形迹，它的值也随着变化，这一效应称为 导线的“应变-电阻效应”。
觉的增差。 称重传感器输出中不能作为测量结果来解释，存储
和传输的瞬间变化的增差。 27) 量程稳定性 span stability
使用周期内，称重传感器最大载荷的输出与最小载荷 的输出之差保持在规定的极限内的能力。 28) 温度对最小静负荷输出的影响 temperature effect on minimum dead load output 则环境温度变化引起的最小静负荷输出的变化。 29) 温 度 对 灵 敏 度 的 影 响 temperature effect on sensitivity 由环境温度变化引起的灵敏度变化。 30) 影响量 influence quantity 影响测量结果的非被测量。（温度，湿度或特定的电源 电压等） 31) 干扰 disturbance 其值在本标准规定的极限范围内，但超出称重传感器 额定工作条件的影响量。 32) 影响因子 influence factor 其值在称重传感器额定工作条件之内的影响量。 33) 额定工作条件 tated operation conditions 使称重传感器的计量特性处在规定的最大允许误差范 围内的使用条件。 34) 参比条件 reference conditions
过规定值的永久性改变的最大载荷。 15) 蠕变 creep
在载荷不变，所有环境条件和其他变量也保持不变的 条件下，称重传感器输出随时间发生的变化。 16) 分配系数 apportionment factor PLC 用于确定最大允许误差的无量纲十进制小数值，它表 示称重仪器的总误差分摊到称重传感器上的比例。 17) 扩展不确定度 expanded uncertainty 确定测量结果区间的量，合理赋于被测量的传下可望 大部分分布于该区间。 18) 增差 fault 称重传感器误差与称重传感器固有误差（在性能测试和量程 稳定性测试前所确定的误差）之差。 19) 增差检测输出 fault detection output 称重传感器发出的表明存在增差状态的电显示。 20) 滞后误差 hysteresis error 施加同一载荷时，称重传感器两次输出读数之间的差 值，其中一次是从最小载荷开始递增载荷取得的读数， 而另一次是从最大载荷开始递减载荷取得的读数。 21) 称重传感器误差 load cell error 称重传感器测量结果与被测量（以质量为单位的载荷）
Uo=3KUi/Ebh2*PL,其中 P 为载荷，L 为两个应变截面之 间的距离。平行梁式称重传感器具有输出对加载点变 化不敏感，两应变截面距离 L 是输出的放大系数，改 变应变截面的面积可高速输出大小，承受拉压向载荷 时，输出一致性好。 主要有方框、双孔、双连民、孔、单孔和错位平行梁 结构。 3) 利用剪切应力的称重传感器 由于剪切应力称重传感器的弹性元件多为受剪的直梁 结构，剪力沿梁的长度方向为一常量，所以输出灵敏 度对加载点变化不敏感，剪切梁在拉伸、压缩载荷作 用下，变形量几乎一致使得拉压灵敏度对称性好，利 用结构对称和贴片组桥技巧，极大的提高了抗侧向和 偏心载荷能力，并且外形低，刚度大，固有线性好。 轮辐式剪切应力称重传感器、工字形截面双剪梁称重 传感器等。 4. 称重传感器弹性元件的金属材料 动态称重头大主下使用称的竹传感器，还要求在振动冲击 的情况下，弹性模量不改变或改变很少。 5. 应变式称重传感器制造工艺 6. 电路补偿与调整 1) 零点温度补偿
3) 电学原理
R1
0R1
R4
0R1
Ui
R2
0R1
R3
0R1
Uo
采用全桥式等臂电桥，因其灵敏度高 Uo=（R1R3-R2R4）/[(R1+R2)(R3+R4)]*Ui 应变式称重传感器的特点是： 线性好，准确度高，最高可达 0.01%FS 以上 温度变化影响较小，且容易进行补偿
刚度较大，挠度（。简言之就是指梁、桁架等受弯构件在荷载作用
为测试称重传感器的性能或为测量结果相互比较而规
定的使用条件。
35) 称重传感器最大检定分度数
准确度等 A 级
B级
C级
D级
级
下限值 50 000 5000
500
100
上限值 无限制 100 000 10 000 1 000
6) 测量范围的最大载荷（maximum load of t he measuring range） Dmax 试验或使用时，施加于称重传感器的最大质量值，该 值不应大于 Emax
7) 称量传感器最大检定分度数 maximum number of load cell verification intervals Nmax 称重传感器的测量范围可以被等分成检定分度，且测 量结果的误差不会因此而超过最大允许误差的最大数 量。
9) 最 小 确 负 荷 输 出 恢 复 minimum dead load output return DR
施加载荷前、后测得的最小确静负荷下称重传感器输 出之差。 10) 称重传感器最小检定分度值 mimimum load cell verification interval Vmin 称重传感器的测量范围划分而成的最小检定等分质量。 11) 测量范围最小载荷 minmum load of the measuring range Dmin 试验或使用时施加到称重传感器上的最小质量，该值 不小于 Emin。 12) 相对 DR relative DR Z 最大秤量与两倍最小静负荷输出恢复之前，该比值用 于描述多分度衡器。 13) 相对 Vmin relative Y 最大重量与竹传感器最小检定分度值之比。该值描述 与称重传感器秤量无关的分辨力。 14) 安全极限载荷 safe load limit Elim 可以施加于称重传感器，而不会使其性能特性产生超
下的最大变形，通常指竖向方向y轴的,就是构件的竖向变形。
）一般在 0.2~0.4mm 之间。 固有频率高，响应速度快，一般都在几百到几千赫; 结构简单、紧凑 分辨率高，几乎无限，主要取决于配套仪表。 无活动环节，无磨损，容易防护密封，稳定性和可
靠性好，性半永久性器件，工作寿命长 测量范围大，从几克到几千吨
4) 灵敏度温度补偿 7. 数字式称重传感器
实现方法：模拟+数字；全数字。 整体型数字传感器以其处理和存储数字信号容易，输出信 号大，分辨率高，一般都在 20bit，可用计数高达 1000000. 准确度高，稳定性好，抗干扰能力强，传输距离远，可采 用软件运算方法调整四角误差，利用数字系统实现自校准， 并可进行无砝码标定等特点。 由于内部增加数字处理电路和温度传感器等，稳定性和可 靠性必然有所下降。 工作温度一般为-10~40℃，如需在低温下工作，应选用低 温元件，但将导致成本呈几倍上升。
之增加。 3) 蠕变自补偿应变计
传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微 蠕变，表现为传感器的输出随时间增加而增加（正蠕 变）。电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘 弹性，使应变计的输出随时间的增加而减少而敏感栅 材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的增加而增 加，叠加的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正 或负的蠕变特性，其方向和数值可以通过改进敏感栅 结构设计，基底材料配比及关键工艺参数加以调节。 4) 3. 应变式称重传感器的结构与计算 应变式称重传感器按所测量的参数可分为正应力型（测量 拉伸、压缩和弯曲应力）和切Leabharlann Baidu力型（测量剪切应力产生 的两个拉压成双的主应力）； 1) 测量正应力的称重传感器 柱式、环式（弯曲应力）、梁式称重传感器（悬臂梁， 双端固支、简支梁等直梁结构，曲梁应用较少，均是 测量应变梁根部的弯曲应力）、圆板式称重传感器。 2) 测量正应力的平行梁式称重传感器 不变弯矩原理：输出值与加载点到电阻应变计截面的 距离无关。
称重传感器在无外载荷作用时的输出称为零点输出， 零点输出受环境温度的影响，随温度变化而变化称为 零点温度漂移。 2) 零点输出调整 由输出电压公式可以得到电桥平衡条件为 R1R3=R2R4， 但由于工艺过程中的一些影响而导致电阻值发生了变 化，在无外载荷作用下产生较大零点输出。调整的方 法是在桥臂中串入调整电阻 RZ。 3) 非线性补偿
降低防暴等级。 制造维修成本高。 8. 其他称重传感器 电容式称重传感器，振弦式称重传感器（以被拉紧的振弦 作为敏感元件，它能将个加的重量变化转换成与之相对应 的频度输出，因此也是一种数字式传感器），压电薄膜轴 传感器、压电石英称重传感器。 9.
第二、称重传感器国家标准
1. 术语 1) 压向载荷 2) 拉向载荷 3) 称重传感器测量范围 测量结果的误差不超过 MPE 的被测量质量范围。
体积小，重量轻，使用灵活，安装方便，保养简单 而振动冲击性能好，加速度影响少输出信号可串联，
并联、串并混联，即可测量平均值或求和、求差。 主要缺点是输出信号小，制造工工艺难度大。
2. 电阻应变计 根据应变—电阻效应，将被测试件的应变量转换成电阻变 化量的敏感元件。 1) 温度自补偿应变计 安装在无任何外力作用、不受任何约束的试件上的应 变计，发环境温度发生变化时，其电阻值也会随之改 变，这种变化称为热输出。是由于应变计的敏感栅材 料的电阻温度系数和敏感栅材料以及被测试件材料之 间的线膨胀系数的差异其同作用，叠加的结果。 普通应变计的热输出很大，热输出 是静态应变测量中 最大的误差源，在测试环境存在温度梯度或瞬变时， 这种差异就更大。 2) 弹性模量自补偿应变计 材料的弹性模量一般随环境温度的升高而降低，根据 虎克定律在载荷不变的情况下，随着环境温度的升高 构件的变形量将增大，因而应变计所检测的应变也随
4) 称重传感器检定分度值（load cell verification interval） V 为确定称重传感器的准确度等级，在试验中采用的， 以质量单位表示的称重传感器分度值。
5) 最大秤（maximum load of the measuring range） Emax 可施加在称重传感器上，而其测量结果的误差不会超 出其最大允许误差的最大质量。
的真值之差。 22) 称重传感器基本（固有）误差 load cell intrinsic error
在参比条件下确定的称重传感器的误差。 23) 最大允许误差 maximum permissible error
Mpe 本标准允许的称重传感器的误差极限值。 24) 重复性 repeatability 在相同的试验条件下，以相同的方式在称重传感器上 连续多次施加相同载荷时，称重传感器提供一致的测 量结果的能力。 25) 重复性误差 repeatability error 在相同的加载和测量环境下连续试验时，称重传感器 的输出读数之差。 26) 显著增差 significant fault 大于称重传感器检定分度值的增差。 下列增差即使超过了称重传感器检定分度值，也不认 为是显著增差： 由几个同时发生的，又相互无关的因素引起的增差 不可能测量的增差 因其平生程度而必定会被关注测量结果的各方所察
称重传感器学习笔记
第一、《中国衡器实用手册》—称重传感器
1. 应变式称重传感器的工作原理与特点 1) 力学原理 虎克定律：
ε = ΔL/L σ = Eε
其中：ε表征形变的大小，E 为弹性元件金属的弹性模 量，在外载荷截面尺寸、长度都不变时，弹性模量越 大，变形越小，所以 E 代表了对弹性变形的抵抗能力。 由此得出虎克定律：弹性元件的变形限制在弹性变形 范围内，使其应力与应变呈线性关系。金属指标中给 出 的比例极限σp，是应力与应变呈线性关系的最高应 力值，高准确度称重传感器弹性元件的工作应力，最 好小于比例极限的三分之一。 2) 物理学原理 R=ρL/A，基中ρ为导线的电阻率，如果导线在轴向载荷 作用下产生形迹，它的值也随着变化，这一效应称为 导线的“应变-电阻效应”。
觉的增差。 称重传感器输出中不能作为测量结果来解释，存储
和传输的瞬间变化的增差。 27) 量程稳定性 span stability
使用周期内，称重传感器最大载荷的输出与最小载荷 的输出之差保持在规定的极限内的能力。 28) 温度对最小静负荷输出的影响 temperature effect on minimum dead load output 则环境温度变化引起的最小静负荷输出的变化。 29) 温 度 对 灵 敏 度 的 影 响 temperature effect on sensitivity 由环境温度变化引起的灵敏度变化。 30) 影响量 influence quantity 影响测量结果的非被测量。（温度，湿度或特定的电源 电压等） 31) 干扰 disturbance 其值在本标准规定的极限范围内，但超出称重传感器 额定工作条件的影响量。 32) 影响因子 influence factor 其值在称重传感器额定工作条件之内的影响量。 33) 额定工作条件 tated operation conditions 使称重传感器的计量特性处在规定的最大允许误差范 围内的使用条件。 34) 参比条件 reference conditions
过规定值的永久性改变的最大载荷。 15) 蠕变 creep
在载荷不变，所有环境条件和其他变量也保持不变的 条件下，称重传感器输出随时间发生的变化。 16) 分配系数 apportionment factor PLC 用于确定最大允许误差的无量纲十进制小数值，它表 示称重仪器的总误差分摊到称重传感器上的比例。 17) 扩展不确定度 expanded uncertainty 确定测量结果区间的量，合理赋于被测量的传下可望 大部分分布于该区间。 18) 增差 fault 称重传感器误差与称重传感器固有误差（在性能测试和量程 稳定性测试前所确定的误差）之差。 19) 增差检测输出 fault detection output 称重传感器发出的表明存在增差状态的电显示。 20) 滞后误差 hysteresis error 施加同一载荷时，称重传感器两次输出读数之间的差 值，其中一次是从最小载荷开始递增载荷取得的读数， 而另一次是从最大载荷开始递减载荷取得的读数。 21) 称重传感器误差 load cell error 称重传感器测量结果与被测量（以质量为单位的载荷）
Uo=3KUi/Ebh2*PL,其中 P 为载荷，L 为两个应变截面之 间的距离。平行梁式称重传感器具有输出对加载点变 化不敏感，两应变截面距离 L 是输出的放大系数，改 变应变截面的面积可高速输出大小，承受拉压向载荷 时，输出一致性好。 主要有方框、双孔、双连民、孔、单孔和错位平行梁 结构。 3) 利用剪切应力的称重传感器 由于剪切应力称重传感器的弹性元件多为受剪的直梁 结构，剪力沿梁的长度方向为一常量，所以输出灵敏 度对加载点变化不敏感，剪切梁在拉伸、压缩载荷作 用下，变形量几乎一致使得拉压灵敏度对称性好，利 用结构对称和贴片组桥技巧，极大的提高了抗侧向和 偏心载荷能力，并且外形低，刚度大，固有线性好。 轮辐式剪切应力称重传感器、工字形截面双剪梁称重 传感器等。 4. 称重传感器弹性元件的金属材料 动态称重头大主下使用称的竹传感器，还要求在振动冲击 的情况下，弹性模量不改变或改变很少。 5. 应变式称重传感器制造工艺 6. 电路补偿与调整 1) 零点温度补偿
3) 电学原理
R1
0R1
R4
0R1
Ui
R2
0R1
R3
0R1
Uo
采用全桥式等臂电桥，因其灵敏度高 Uo=（R1R3-R2R4）/[(R1+R2)(R3+R4)]*Ui 应变式称重传感器的特点是： 线性好，准确度高，最高可达 0.01%FS 以上 温度变化影响较小，且容易进行补偿
刚度较大，挠度（。简言之就是指梁、桁架等受弯构件在荷载作用
为测试称重传感器的性能或为测量结果相互比较而规
定的使用条件。
35) 称重传感器最大检定分度数
准确度等 A 级
B级
C级
D级
级
下限值 50 000 5000
500
100
上限值 无限制 100 000 10 000 1 000
6) 测量范围的最大载荷（maximum load of t he measuring range） Dmax 试验或使用时，施加于称重传感器的最大质量值，该 值不应大于 Emax
7) 称量传感器最大检定分度数 maximum number of load cell verification intervals Nmax 称重传感器的测量范围可以被等分成检定分度，且测 量结果的误差不会因此而超过最大允许误差的最大数 量。