稱重傳感器被稱為電子衡器中的核心部件,稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法通常分為電阻應(yīng)變式、電磁力式、光電式、電容式、液壓式、振動式、磁極變形式、陀螺儀式、光纖光柵式9大類，以電阻應(yīng)變式傳感器使用zui廣。下面是幾種常用的稱重傳感器特性及優(yōu)劣比較。
一、電阻應(yīng)變式稱重傳感器
電阻應(yīng)變式稱重傳感器是稱重傳感器中應(yīng)用的zui廣泛的一種,以金屬材料為轉(zhuǎn)換組件的電阻應(yīng)變計，其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻——應(yīng)變效應(yīng)。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)千噸，計量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000～1/10000，以其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可靠，為大部分電子衡器所使用。
電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點是準(zhǔn)確度高，測量范圍廣，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。
電阻應(yīng)變式傳感器的缺點是存在機械滯后、蠕變和零漂、應(yīng)變極限，對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，但是可通過一定措施改進(jìn)。
二、電磁力平衡稱重傳感器
電磁力平衡傳感器的稱重過程基于安培力實現(xiàn)。電磁力平衡傳感器依靠載流線圈在恒定直流磁場中產(chǎn)生的電磁力與被測質(zhì)量的重力平衡，實現(xiàn)被測質(zhì)量的電信號轉(zhuǎn)換。
電磁力平衡稱重傳感器是一種高精度傳感器，精度可達(dá)1/2000～1/60000，但稱量范圍僅在幾十毫克至十千克之間，廣泛用于電子分析天平，是精密質(zhì)量稱量的常用傳感器。由于測量分辨率高、靈敏可靠、價格適宜,在精密質(zhì)量稱量、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測、加速度測量、水分檢測等領(lǐng)域獲得了越來越多的應(yīng)用。為減小傳感器的體積，簡化傳感器的制造工藝，降低制造成本，電磁力平衡傳感器的恒定直流磁場采用永久磁鐵。永久磁鐵作為電磁力平衡傳感器的永磁體，其磁性能的穩(wěn)定性直接影響電磁力平衡傳感器的精度。
電磁力平衡式傳感器，對傳感器的生產(chǎn)條件要求較高，這種高精度的電子稱重裝置由于其獨特的工作原理和工藝水平，精度非常高，主要用于高端市場。例如用高強度航空鋁合金材料通過高精度電火花切割加工而成的單模塊傳感器，它將傳統(tǒng)的電磁力平衡式傳感器中的杠桿、上下導(dǎo)桿、底座以及簧片等多個零部件融為一體。由于內(nèi)部無連接螺絲，從而大大提高其可靠性，同時高效的機械傳輸性能和扭力保護(hù)，提高了其使用壽命。
三、電容式稱重傳感器
電容式稱重傳感器是一種把被測的機械量，如位移、壓力等轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器。
電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。極距變化型一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化。
電容式稱重傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，靈敏度高，過載能力強，耗電量少，造價低，準(zhǔn)確度一般為1/200～1/500，動態(tài)響應(yīng)特性好、對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應(yīng)性強等。
電容式稱重傳感器的缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大等。由于電阻應(yīng)變式稱重傳感器無法做成超高溫或在超高溫環(huán)境故障率非常高，所以在許多超高溫環(huán)境對稱量精度要求不高或只為起到安全過載保護(hù)的作用時通常使用電容式稱重傳感器具有一定優(yōu)勢，譬如煉鋼廠所使用的部分高溫吊鉤秤。此類傳感器目前應(yīng)用非常稀少。
四、光電式稱重傳感器
光電式傳感器包括光柵式和碼盤式兩種。
光柵式傳感器的工作原理是將光柵形成的莫爾條紋角位移轉(zhuǎn)換成光電信號。光柵有兩塊，一個光柵裝在表盤軸上可移動，另一塊光柵固定。加載后，傳力杠桿帶動使表盤軸旋轉(zhuǎn)從而帶動移動光柵轉(zhuǎn)動，莫爾條紋也隨之移動。利用光電管、轉(zhuǎn)換電路和顯示儀表，計算移過的莫爾條紋數(shù)量，測出光柵轉(zhuǎn)動角的大小，從而確定和讀出被測物質(zhì)量。
碼盤式傳感器的碼盤（符號板）是一塊裝在表盤軸上的透明玻璃，上面帶有按一定編碼方法編定的黑白相間的代碼。加載后，通過杠桿使表盤軸旋轉(zhuǎn)，碼盤也轉(zhuǎn)過一定角度。光電池透過碼盤接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，由電路進(jìn)行處理并得到測量結(jié)果。
光電式傳感器曾主要用在機電結(jié)合秤上，具有穩(wěn)定工作、抗干擾能力強的優(yōu)點，可用于煤礦等惡劣的工業(yè)環(huán)境，但是運行速度低，不能滿足高速稱重的要求。近年來由于電阻應(yīng)變式稱重傳感器的技術(shù)日趨成熟，此類傳感器已基本沒有在應(yīng)用，作為曾經(jīng)的一個過渡產(chǎn)品已經(jīng)完成其使命，幾乎退出市場。
五、液壓式稱重傳感器
液壓式稱重傳感器是指承受被測物重力時，液壓油壓力增大，增大的程度與物體重力成正比，測出壓力的增大值，就可得到被測物的質(zhì)量。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡單而牢固，測量范圍大，但準(zhǔn)確度一般不到1/1000，有時甚至連1/100也不到。目前主要應(yīng)用在對稱量要求精度不高或安全過載保護(hù)方面的稱重測力場合，譬如裝載機秤。
六、磁極變形式稱重傳感器
磁極變形式稱重傳感器鐵磁組件在被測物重力作用下發(fā)生機械變形時，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并引起導(dǎo)磁率變化，使繞在鐵磁組件（磁極）兩側(cè)的次級線圈的感應(yīng)電壓也隨之變化。測量出電壓的變化量即可求出加到磁極上的力，進(jìn)而確定被測物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，一般為1/100，適用于大噸位稱量工作。幾乎在整個稱重傳感器市場沒有實際的應(yīng)用。
七、振動式稱重傳感器
彈性組件受力后，其固有振動頻率與作用力的平方根成正比。測出固有頻率的變化，即可求出被測物作用在彈性組件上的力，進(jìn)而求出其質(zhì)量。振動式傳感器有振弦式和音叉式兩種。
振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，造價高。
音叉式傳感器的彈性組件是音叉。音叉式傳感器耗電量小，計量準(zhǔn)確度高達(dá)1/10000～1/200000，稱量范圍為500g～10kg。
八、陀螺儀式稱重傳感器
從力學(xué)的觀點近似的分析陀螺的運動時，可以把它看成是一個剛體，剛體上有一個方向支點，而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉(zhuǎn)動，所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉(zhuǎn)動運動。更確切地說，一個繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上，使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動的自由度，這種裝置的總體叫做陀螺儀。
陀螺儀式傳感器響應(yīng)速度快（5秒），無滯后現(xiàn)象，溫度特性好（3ppm），振動影響小，頻率測量準(zhǔn)確高，故可得到高的分辨率（1/100000）和高的計量準(zhǔn)確度（1/30000～1/60000）。
九、光纖光柵式稱重傳感器
光纖光柵傳感器（Fiber Grating Sensor）屬于光纖傳感器的一種，基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格（Bragg）波長的調(diào)制來獲取傳感信息，是一種波長調(diào)制型光纖傳感器，光纖光柵傳感器可以實現(xiàn)對溫度、應(yīng)變等物理量的直接測量。
光纖光柵式稱重傳感器具有以下優(yōu)點：
- ?。?）抗電磁干擾能力強，一般電磁輻射的頻率比光波低許多，所以在光纖中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶鸥蓴_的影響。
- ?。?）電絕緣性能好，安全可靠，光纖本身是由電介質(zhì)構(gòu)成的，而且無需電源驅(qū)動，因此適宜于在易燃易爆的油、氣、化工生產(chǎn)中使用。
- ?。?）耐腐蝕，化學(xué)性能穩(wěn)定，由于制作光纖的材料一石英具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，因此光纖傳感器適宜于在較惡劣環(huán)境中使用。
- ?。?）體積小、重量輕，幾何形狀可塑。
- （5）傳輸損耗小，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控監(jiān)測。
- （6）傳輸容量大，可實現(xiàn)多點分布式測量。
- ?。?）測量范圍廣，可測量溫度、壓強、應(yīng)變、應(yīng)力、流量、流速、電流、電壓、液位等。
? 文章來源：中國衡器網(wǎng) 作者：楊青鋒
