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电子衡器基础

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天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《易经》
先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

电子衡器基础知识

一、电子衡器概论

１、衡器、秤及天平的概念
（１）衡器
是利用作用于物体上的重力等各种称量原理，确定物体的质量或作为质量函数的其他量值、数
值、参数或特性的一种计量仪器，又称衡量仪器、称量仪器或称重仪器。
当用于贸易结算、安全防护、环境监测和医疗卫生领域时，在我国属接受强制检定的计量器具
之一。
（２）秤
是普通准确度级和（或）中准确度级的非自动衡器，以及具有相应静态准确度级的自动衡器的
总称。
（３）天平
天平是高准确度级和（或）特种准确度级的衡器。
２、电子衡器概念
装有电子装置的衡器。电子装置是指将电信号转换成数字信号的机电装置。
３、衡器术语
（１）非自动衡器：称量过程中需要人员操作（例如向承载器加放或卸去载荷或取得称量结果）
的秤。
（２）自动衡器：称量过程中不需要操作都参与，并按照预定的程序自动工作的衡器。
（３）最大称量（Max）：不计算添加皮重在内的最大称重能力。
（４）分度值：
实际分度值（d）：以质量单位表示的下述数值。
对模拟示值，系指相邻两个刻线对应值之差
对数字示值，系相邻两个示值之差。
检定分度值（e）：用于对秤分级和检定时使用的、以质量单位表示的值。
（５）检定分度数（n）：最大秤量与检定分度值之商。
（６）最小秤量（Min）：载荷小于该值时，称量结果可能产生过大的相对误差。
（７）称量范围：最小秤量与最大秤量之间的范围。

二、电子衡器组成

Mettler-ToledoInternationalInc.1

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟
良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。——《汤显祖》

传感器

秤台
接线盒

显示仪表
外设

全电子衡器按组成部分可分为以下四部分：
1、称重传感器：将加到称台上的重量信号转变为成比例的电信号输出。
2、称重显示仪表：将传感器输出的模拟信号经放大、滤波、A/D转换、数字处理后在显示屏上显
示。
3、秤体部分：承重部分，机械结构上还可分为秤台、位移限位、卸荷锣栓；电气上有接线盒、信
号电缆等。
接线盒作用：在多传感器系统中平衡传感器输出信号
信号电缆作用：将传感器信号送至显示仪表
4、外部设备：指连接在显示仪表的信号输出端口，接收仪表输出信号的设备；常见的外部设备有
打印机、大屏幕显示器、计算机管理系统；另外还有模拟量输出、光纤输出、固态继电器输出等。

三、应变式称重传感器

１、传感器工作原理
弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变
片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻值变化转换为电信号输出，从而
完成将外力转变为电信号的过程。
（１）电阻应变片：是把一根电阻丝机械地布置在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。
箔式单轴片、箔式双轴片
（２）弹性体：承受外力，产生反作用力，达到相对静平衡。产生高品质的应变场。
（３）检测电路：把电阻应变片的电阻变化转变为电压信号输出。

因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较
方便地觧决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛应用。
因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易互相抵消，所以称重
传感器均采用全桥等比电桥，参看下图。

Mettler-ToledoInternationalInc.2

以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子·牧民》
人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

+
B
RR
12
U
0
AC

RR
43
-
D
U
+i-

从图中，流经R，R的电流为：
12
I=Ui÷(R+R)U=R×I=UiR÷(R+R)
112AB11112
流经R3，R4的电流为
I=Ui÷(R+R)U=R×I=UiR÷(R+R)
234AD42434
U=U—U
BDADAB
=UiR÷(R+R)—UiR÷(R+R)
434112
=Ui×（RR—RR）÷[(R+R)×(R+R)]
24131234
=U------------------（1）-
0

2、零点补偿
虽然电阻应变计经过精心挑选使其阻值尽量相等，但很难绝对一致。另外，即使能挑选出电阻
相等的应变计，经过贴片过程，电阻值还会发生变化。所以其桥路不平衡是绝对的。使传感器在不
承重