称重传感器的发展与应用
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2012 年 6 月 第 6 期（总第 163 期）
轻工科技
LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
检测与分析
浅谈称重传感器的发展与应用
魏志强
（兴安县计量质量检测所，广西 兴安 541 300）
【摘 要】 称重传感器制作的电子衡器已被广泛地应用到各行各业，叙述国内外称重传感器的发展情况，介绍了称重传感
差值等数学处理方法，便可有效的实现温度补偿；非线性补偿 整体型数字式智能称重传感器和分离型模块化数字称重传感
技术，根据测得的特性曲线，进行分段插值，只要插值点数取得 器系统，并且已经取得了阶段性成果。可以预计，很快就会在电
合理和足够多，就可获得优良的线形。
子衡器数字化和数字称重系统ห้องสมุดไป่ตู้，见到国产的数字式智能称重
2.2 分离型模块化数字称重传感器系统
传感器和模块化数字称重传感器系统。
在分析了整体型数字式智能称重传感器的存在问题，应用
经验和市场要求的基础上，美国 STS 公司于 1988 年推出分离 ３ 称重传感器的应用
型系列数字式称重传感器模块，它是将原先放置在称重传感器
器在高速定量分装系统的应用。
【关键词】 称重传感器；电子称重技术；电子衡器 ；发展与应用
【中图分类号】Ｔ Ｐ２７４ 【文献标识码】 A
【文章编号】 2095- 3518（2012）06－116－02
１ 绪论
称重传感器是电子称重系统的核心部件，是电子称重技术 的重要基础。随着技术的进步，由称重传感器制作的电子衡器 已被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化 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、料斗等重量计量以及吊车秤、汽 车秤等计量控制，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。 目前，称重传感器几乎被运用到了所有的称重领域。
数字式智能称重传感器有两种实现方法或者说有两种结 构形式：整体型和分离型。 2.1 整体型数字式智能称重传感器
如前所述，在称重传感器内部安装有放大、滤波、A/D 转 换，微处理器芯片和温度敏感元件等组成的数字处理电路，利 用微处理器芯片已存入的软件，实施各项数字补偿工艺，进行 综合性能测试和检定。最后采用电子束焊或激光焊进行密封， 因数字变换与补偿电路和称重传感器为一整体，故称为整体型 数字式智能称重传感器，数字式智能称重传感器的制造工艺完 全不同于模拟式称重传感器，主要是两个环节，其一是在弹性 元件组成惠斯登电桥电路后，通过试验、测试、建立数字补偿技 术与工艺要求的各补偿项目的数学模型，形成便于程序化计算 的公式，便于编制成补偿计算软件，主要是线性补偿、蠕变补 偿、零点和灵敏度温度补偿等数学模型。 因此，数字补偿技术 与工艺是建立在合理的物理模型和数学模型基础上，给出准确 可靠的数学模型是保证数字补偿精度的前提，其二是根据数学 模型编制出简单、实用、有效的补偿计算软件，存储在微处理器 芯片中进行各项误差修正与补偿。 软件技术主要有数字滤波 技术，使传感器的模拟输出信号，经 A/D 变换后进入微处理器 时，常混进尖脉冲之类的随机噪声干扰，必须予以削弱和滤除。 标度变换技术称重传感器的模拟信号，经 A/D 变换后得到一系 列的数码，必须将其换算成带有量钢的数据后才能运算。显示
数字式智能称重传感器具有输出信号大，数字信号是由一 组组高低电平信号，有格式、有规律的组成，一般为 5V 抗射频 电磁场辐射等干扰能力强，信号传输距离远，一般可达 150m，
附加电源后可超过 600m，安装、调试方便；易实现智能化控制 等特点 ，数字称重系统能保障生产的连续性，实现不间断工 作，仪表不但时刻监测着各个数字称重传感器的工作状况，而 且在发现某个传感器故障时，仪表可以自动启动不间断工作方 式，仍然能保障一定时间一定精度下的称重，不至于造成生产 停机。同时仪表会发出信号给用户，定位故障传感器要求更换， 模拟称重传感器系统一旦传感器有故障就无法称重，从而造成 停工停产的重大事件。数字称重传感器完全克服了模拟式称重 传感器的缺点，是数字化电子衡器、自动称重计量与控制系统、 需要自动校准的称重系统、复杂结构的各类配料秤、容积秤和 超大型电子衡器的首选产品。因此，数字式智能称重传感器是 今后研究和发展的方向。
【作者简介】魏志强（１９７２－），男，广西兴安人，副所长，助理工程师，研究方向：计量。
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数字调零技术采用各种程序来实现零点漂移、增益漂移等偏差 的测试结果。近年来，又在数字化称重传感器的基础上，研究与
校准，温度补偿技术建立表达温度的数学模型，如多项式等。用 实践数字式智能化电路，数字补偿技术与数字补偿工艺，开发
２ 称重传感器的发展
自从 20 世纪 40 年代初利用粘贴式电阻应变计的模拟式 称重传感器问世以来，经过多年的种种改进与发展，其从结构 设计、制造工艺到综合性能指标稳定性和可靠性都达到较高的 水平，在各种电子衡器和称重计量与控制系统中得到了广泛的 应用。随着科学技术的进步，工业过程自动化水平的提高，特别 是数字技术与信息技术的发展，在称重计量与控制系统中，数 字技术与数字系统的需求愈来愈多，对衡器行业提出了电子衡 器数字化、智能化，用数字称重系统突破模拟称重系统的局限 性等要求。众所周知，数字称重系统要求称重传感器和称重仪 表系统以数字形式输出。目前在用的模拟式称重传感器，由于 电阻应变转换原理决定了无论采用何种电阻应变计进行制造， 其本身都不能产生具有数字特征的输出信号，而且存在着输出 的模拟信号小，一般为 20～40mV，传输距离短，抗干扰能力 差，称重显示控制仪表复杂，安装调试不方便等先天缺陷，根本 适应不了电子衡器数字化，智能化的要求。 因此，这引起了人 们对模拟式称重传感器与数字称重系统接口和数字式智能称 重传感器的重视，国外一些著名称重传感器生产厂，对此开展 了许多研究工作，并取得了突破性的科技成果，开发出多种具 有自主知识产权的产品。
轻工科技
LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
检测与分析
浅谈称重传感器的发展与应用
魏志强
（兴安县计量质量检测所，广西 兴安 541 300）
【摘 要】 称重传感器制作的电子衡器已被广泛地应用到各行各业，叙述国内外称重传感器的发展情况，介绍了称重传感
差值等数学处理方法，便可有效的实现温度补偿；非线性补偿 整体型数字式智能称重传感器和分离型模块化数字称重传感
技术，根据测得的特性曲线，进行分段插值，只要插值点数取得 器系统，并且已经取得了阶段性成果。可以预计，很快就会在电
合理和足够多，就可获得优良的线形。
子衡器数字化和数字称重系统ห้องสมุดไป่ตู้，见到国产的数字式智能称重
2.2 分离型模块化数字称重传感器系统
传感器和模块化数字称重传感器系统。
在分析了整体型数字式智能称重传感器的存在问题，应用
经验和市场要求的基础上，美国 STS 公司于 1988 年推出分离 ３ 称重传感器的应用
型系列数字式称重传感器模块，它是将原先放置在称重传感器
器在高速定量分装系统的应用。
【关键词】 称重传感器；电子称重技术；电子衡器 ；发展与应用
【中图分类号】Ｔ Ｐ２７４ 【文献标识码】 A
【文章编号】 2095- 3518（2012）06－116－02
１ 绪论
称重传感器是电子称重系统的核心部件，是电子称重技术 的重要基础。随着技术的进步，由称重传感器制作的电子衡器 已被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化 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、料斗等重量计量以及吊车秤、汽 车秤等计量控制，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。 目前，称重传感器几乎被运用到了所有的称重领域。
数字式智能称重传感器有两种实现方法或者说有两种结 构形式：整体型和分离型。 2.1 整体型数字式智能称重传感器
如前所述，在称重传感器内部安装有放大、滤波、A/D 转 换，微处理器芯片和温度敏感元件等组成的数字处理电路，利 用微处理器芯片已存入的软件，实施各项数字补偿工艺，进行 综合性能测试和检定。最后采用电子束焊或激光焊进行密封， 因数字变换与补偿电路和称重传感器为一整体，故称为整体型 数字式智能称重传感器，数字式智能称重传感器的制造工艺完 全不同于模拟式称重传感器，主要是两个环节，其一是在弹性 元件组成惠斯登电桥电路后，通过试验、测试、建立数字补偿技 术与工艺要求的各补偿项目的数学模型，形成便于程序化计算 的公式，便于编制成补偿计算软件，主要是线性补偿、蠕变补 偿、零点和灵敏度温度补偿等数学模型。 因此，数字补偿技术 与工艺是建立在合理的物理模型和数学模型基础上，给出准确 可靠的数学模型是保证数字补偿精度的前提，其二是根据数学 模型编制出简单、实用、有效的补偿计算软件，存储在微处理器 芯片中进行各项误差修正与补偿。 软件技术主要有数字滤波 技术，使传感器的模拟输出信号，经 A/D 变换后进入微处理器 时，常混进尖脉冲之类的随机噪声干扰，必须予以削弱和滤除。 标度变换技术称重传感器的模拟信号，经 A/D 变换后得到一系 列的数码，必须将其换算成带有量钢的数据后才能运算。显示
数字式智能称重传感器具有输出信号大，数字信号是由一 组组高低电平信号，有格式、有规律的组成，一般为 5V 抗射频 电磁场辐射等干扰能力强，信号传输距离远，一般可达 150m，
附加电源后可超过 600m，安装、调试方便；易实现智能化控制 等特点 ，数字称重系统能保障生产的连续性，实现不间断工 作，仪表不但时刻监测着各个数字称重传感器的工作状况，而 且在发现某个传感器故障时，仪表可以自动启动不间断工作方 式，仍然能保障一定时间一定精度下的称重，不至于造成生产 停机。同时仪表会发出信号给用户，定位故障传感器要求更换， 模拟称重传感器系统一旦传感器有故障就无法称重，从而造成 停工停产的重大事件。数字称重传感器完全克服了模拟式称重 传感器的缺点，是数字化电子衡器、自动称重计量与控制系统、 需要自动校准的称重系统、复杂结构的各类配料秤、容积秤和 超大型电子衡器的首选产品。因此，数字式智能称重传感器是 今后研究和发展的方向。
【作者简介】魏志强（１９７２－），男，广西兴安人，副所长，助理工程师，研究方向：计量。
116
数字调零技术采用各种程序来实现零点漂移、增益漂移等偏差 的测试结果。近年来，又在数字化称重传感器的基础上，研究与
校准，温度补偿技术建立表达温度的数学模型，如多项式等。用 实践数字式智能化电路，数字补偿技术与数字补偿工艺，开发
２ 称重传感器的发展
自从 20 世纪 40 年代初利用粘贴式电阻应变计的模拟式 称重传感器问世以来，经过多年的种种改进与发展，其从结构 设计、制造工艺到综合性能指标稳定性和可靠性都达到较高的 水平，在各种电子衡器和称重计量与控制系统中得到了广泛的 应用。随着科学技术的进步，工业过程自动化水平的提高，特别 是数字技术与信息技术的发展，在称重计量与控制系统中，数 字技术与数字系统的需求愈来愈多，对衡器行业提出了电子衡 器数字化、智能化，用数字称重系统突破模拟称重系统的局限 性等要求。众所周知，数字称重系统要求称重传感器和称重仪 表系统以数字形式输出。目前在用的模拟式称重传感器，由于 电阻应变转换原理决定了无论采用何种电阻应变计进行制造， 其本身都不能产生具有数字特征的输出信号，而且存在着输出 的模拟信号小，一般为 20～40mV，传输距离短，抗干扰能力 差，称重显示控制仪表复杂，安装调试不方便等先天缺陷，根本 适应不了电子衡器数字化，智能化的要求。 因此，这引起了人 们对模拟式称重传感器与数字称重系统接口和数字式智能称 重传感器的重视，国外一些著名称重传感器生产厂，对此开展 了许多研究工作，并取得了突破性的科技成果，开发出多种具 有自主知识产权的产品。