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淺析影響稱重傳感器遲滯性的因素三
日期：2025-05-02 05:22
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摘要：
淺析影響稱重傳感器遲滯性的因素三
也就是安裝條件
所謂的安裝條件，一方麵是指稱重傳感器在安裝特殊配件（如橋式傳感器的底座）的邊界條件。這種邊界條件的影響，在《衡器》雜誌上有詳細的分析說明，如表麵狀況，安裝扭力等是*大的影響因素，在這裡不作特彆說明。另一方麵是指稱重傳感器在使用現場的安裝條件，根據與不同應用的客戶研究分析，發現下列情況影響傳感器或者說是整機的遲滯性，如表麵狀況、接觸麵積、安裝扭力、螺栓強度、承載麵硬度等均會影響。這些影響因素有時會被誤診為傳感器的品質**。
表麵狀況：是指秤台與傳感器的接觸麵的質量，如粗糙度，平行度等。表麵過於粗糙，在長時間使用時會使緊固螺栓鬆動並影響性能。如果平行度偏大，加載後會使傳感器產生不必要的分力，直接影響產品精度，同時也無法體現傳感器的真實精度。有的企業為了降低成本直接將一定厚度的鋼板裁成合適的尺寸焊接到秤台上，不經過任何加工處理，使用初期不會有問題，隨著時間的延長精度會越來越差。
接觸麵積：是指傳感器與秤台固定的接觸麵積。如圖1所示，(a)接觸麵過小，(b)接觸麵過大。不同公司的產品，由於結構和工藝的不同，接觸麵的大小也是有些差彆，所以在傳感器的生產過程中必須加以確定，並同時在傳感器的安裝使用說明書中詳細定義，以保證客戶能按照*佳條件安裝使用。可以參考威世特迪亞的3410產品，將安裝控製線標到傳感器上，如圖1(c)所示。
也就是安裝條件
所謂的安裝條件，一方麵是指稱重傳感器在安裝特殊配件（如橋式傳感器的底座）的邊界條件。這種邊界條件的影響，在《衡器》雜誌上有詳細的分析說明，如表麵狀況，安裝扭力等是*大的影響因素，在這裡不作特彆說明。另一方麵是指稱重傳感器在使用現場的安裝條件，根據與不同應用的客戶研究分析，發現下列情況影響傳感器或者說是整機的遲滯性，如表麵狀況、接觸麵積、安裝扭力、螺栓強度、承載麵硬度等均會影響。這些影響因素有時會被誤診為傳感器的品質**。
表麵狀況：是指秤台與傳感器的接觸麵的質量，如粗糙度，平行度等。表麵過於粗糙，在長時間使用時會使緊固螺栓鬆動並影響性能。如果平行度偏大，加載後會使傳感器產生不必要的分力，直接影響產品精度，同時也無法體現傳感器的真實精度。有的企業為了降低成本直接將一定厚度的鋼板裁成合適的尺寸焊接到秤台上，不經過任何加工處理，使用初期不會有問題，隨著時間的延長精度會越來越差。
接觸麵積：是指傳感器與秤台固定的接觸麵積。如圖1所示，(a)接觸麵過小，(b)接觸麵過大。不同公司的產品，由於結構和工藝的不同，接觸麵的大小也是有些差彆，所以在傳感器的生產過程中必須加以確定，並同時在傳感器的安裝使用說明書中詳細定義，以保證客戶能按照*佳條件安裝使用。可以參考威世特迪亞的3410產品，將安裝控製線標到傳感器上，如圖1(c)所示。
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安裝扭力：在《衡器》雜誌上曾經介紹過橋式傳感器的安裝扭力與遲滯性的關係，在接觸麵一定的條件下，安裝扭力越大，遲滯性越小。同樣的道理，如果將傳感器安裝在不同的設備上，安裝扭力的大小也直接影響產品的真實精度。傳感器按照不同受力結構分為單點式，懸臂梁式，橋式，“S”式，輪輻式，柱式等六大類。安裝扭力的影響規律對不同結構的產品是不一樣的。例如懸臂梁傳感器，安裝扭力在100Nm時，能得到*佳的遲滯性。扭力過大或過小，遲滯性都會變差（不同公司的產品安裝扭力*佳值會不一樣，必須經過實驗才能確定）。輪輻式傳感器的遲滯性對安裝扭力更為敏感，所以在使用時一定要依照生產廠商的安裝使用說明書進行安裝，以保證產品質量。
螺栓強度：螺栓的強度影響與安裝扭力是一樣的，如果強度不足，在產品安裝使用一段時間之後，鎖緊力則會變鬆，進而影響精度。
安裝麵硬度：以懸臂梁傳感器來說明，因其固定端的接觸麵較小，如果硬度過低，則在使用過程中隨使用次數的增加，受力支點則會移動，如圖2，受力支點從a點移到b點，則精度會有不同程度的變化。
螺栓強度：螺栓的強度影響與安裝扭力是一樣的，如果強度不足，在產品安裝使用一段時間之後，鎖緊力則會變鬆，進而影響精度。
安裝麵硬度：以懸臂梁傳感器來說明，因其固定端的接觸麵較小，如果硬度過低，則在使用過程中隨使用次數的增加，受力支點則會移動，如圖2，受力支點從a點移到b點，則精度會有不同程度的變化。
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上麵所講述的影響因素直接與傳感器接觸，容易理解，還有一些其他因素看起來與傳感器關係不大，但卻影響傳感器的精度。比如秤台強度，基礎堅固性，防塵防水等因素。秤台強度的影響：以平台秤為例，一般采用懸臂梁稱重傳感器4隻，安裝在四個角上，如圖3(a)所示：
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圖3(b)為平台秤的側視簡圖及受力模型，如果秤台的強度不足，可以導致秤台中心凹陷，如圖3(d)，這種結果會導致傳感器受側向力的影響。而且側向力的大小隨被測物的重量增加而增加，但其增加的幅度卻是非線性關係，以圖3(c)為模型簡化受力，可以用下列公式估算出傳感器的受力與載荷的關係：
F=G/2cosα=G/2cos(G·L2/4·E·I）
式中：F——傳感器荷重端受力
G——秤台載荷
E——秤台剛度
L——傳感器固定端與秤台中心的距離
I——秤台轉性慣距
α——秤台受力與變形角度
從公式看出，如果秤台強度足夠強，可以忽略秤台變形，即α=0，cosα=1，故而F=G/2，如果秤台的強度越差，α角度隨載荷增加而變大，從而使F與G的非線性度越差。G——秤台載荷
E——秤台剛度
L——傳感器固定端與秤台中心的距離
I——秤台轉性慣距
α——秤台受力與變形角度
在實際應用過程中，安裝地腳有固定式地腳如圖3(e)和活動式地腳圖3(f)兩種。固定式地腳的結構由螺杆、底座和減振橡膠組成。活動式地腳由螺杆、鋼球、底座和防滑墊組成。如果平台秤的安裝地腳為固定式地腳，其受力結構還要考慮地腳傾斜後支點變化的影響。如圖4(b)所示。如果采用活動地腳，則可以減少因地腳變形而帶來的負麵影響。
除平台秤以外，如果汽車衡台麵的強度不足不但影響產品的精度同時也影響標定。
基礎的影響：這裡麵的基礎是指汽車衡或軌道衡的傳感器的安裝基礎，如一台載荷為八十噸的汽車衡，一般使用6隻或8隻稱重傳感器。傳感器通過底座與基礎的預埋件固定。單隻傳感器的接觸麵積約有250cm2，單位麵積的壓力達到0.40～0.58kN/cm2。如果基礎不牢固，使用一段時間後，基礎產生變化後，傳感器的特性則無法完全真實表現出來。與初裝標定時的條件會有較大的變化。
灰塵和水的影響：這兩種因素在保養條件比較好的條件下不會產生影響，但是在室外使用的衡器，如汽車衡，軌道衡等要特彆注意。我們以水泥廠或礦山廠的汽車衡為例說明其影響：水泥廠的環境一般很惡劣，過往全是重型汽車，隨車帶起來的灰塵大部分屬於水泥成分，長時間會沉積在裸露的傳感器表麵及配件間隙內，經過雨季或處在周圍環境潮濕的現場，傳感器表麵或配件間隙的灰塵會硬化，使原本活動的配件變成固定式的，如果配件在傳感器的變形敏感區域，則傳感器的線性和遲滯性明顯變差。另一方麵單從水或潮氣講，主要是腐蝕傳感器表麵，使接觸點產生變化，特彆是含有配件的產品，生鏽後會使配件與傳感器“鏽死”在一起，而影響精度。
曾經遇到過一個特殊案件：客戶在夏天6月左右安裝一台80t的汽車衡，使用6隻30t的橋式傳感器，現場在北方。由於在安裝過程中，現場人員將傳感器中間部位的密封條刮破，並冇有作相應的改善，標定後交付使用。到11月份，用戶反映汽車衡數據不準，早晨測試的數據明顯低於中午測量的數據8～10t，開始懷疑傳感器的溫度補償出現問題，經過多次確認分析冇有找到問題所在。根據問題出現在早上的條件，建議用戶用熱風機給傳感器加熱，半小時後再次確認問題消失。後來發現密封條刮破的那隻傳感器的變形間隙裡麵全是水，早晨是固態的冰，中午是水，也就是說在早晨，變形間隙內固態的冰阻止了傳感器受力後變形，而這隻傳感器的輸出很小，影響輸出結果。
針對灰塵的影響，有經驗的廠商會采用適當的防護措施，如增加密封罩，表麵塗適量的黃油等保護。
上述的影響因素，或多或少都會影響使用精度，在建造基礎和安裝過程中儘量避免，以保證長期使用的穩定性能。
除平台秤以外，如果汽車衡台麵的強度不足不但影響產品的精度同時也影響標定。
基礎的影響：這裡麵的基礎是指汽車衡或軌道衡的傳感器的安裝基礎，如一台載荷為八十噸的汽車衡，一般使用6隻或8隻稱重傳感器。傳感器通過底座與基礎的預埋件固定。單隻傳感器的接觸麵積約有250cm2，單位麵積的壓力達到0.40～0.58kN/cm2。如果基礎不牢固，使用一段時間後，基礎產生變化後，傳感器的特性則無法完全真實表現出來。與初裝標定時的條件會有較大的變化。
灰塵和水的影響：這兩種因素在保養條件比較好的條件下不會產生影響，但是在室外使用的衡器，如汽車衡，軌道衡等要特彆注意。我們以水泥廠或礦山廠的汽車衡為例說明其影響：水泥廠的環境一般很惡劣，過往全是重型汽車，隨車帶起來的灰塵大部分屬於水泥成分，長時間會沉積在裸露的傳感器表麵及配件間隙內，經過雨季或處在周圍環境潮濕的現場，傳感器表麵或配件間隙的灰塵會硬化，使原本活動的配件變成固定式的，如果配件在傳感器的變形敏感區域，則傳感器的線性和遲滯性明顯變差。另一方麵單從水或潮氣講，主要是腐蝕傳感器表麵，使接觸點產生變化，特彆是含有配件的產品，生鏽後會使配件與傳感器“鏽死”在一起，而影響精度。
曾經遇到過一個特殊案件：客戶在夏天6月左右安裝一台80t的汽車衡，使用6隻30t的橋式傳感器，現場在北方。由於在安裝過程中，現場人員將傳感器中間部位的密封條刮破，並冇有作相應的改善，標定後交付使用。到11月份，用戶反映汽車衡數據不準，早晨測試的數據明顯低於中午測量的數據8～10t，開始懷疑傳感器的溫度補償出現問題，經過多次確認分析冇有找到問題所在。根據問題出現在早上的條件，建議用戶用熱風機給傳感器加熱，半小時後再次確認問題消失。後來發現密封條刮破的那隻傳感器的變形間隙裡麵全是水，早晨是固態的冰，中午是水，也就是說在早晨，變形間隙內固態的冰阻止了傳感器受力後變形，而這隻傳感器的輸出很小，影響輸出結果。
針對灰塵的影響，有經驗的廠商會采用適當的防護措施，如增加密封罩，表麵塗適量的黃油等保護。
上述的影響因素，或多或少都會影響使用精度，在建造基礎和安裝過程中儘量避免，以保證長期使用的穩定性能。
淺析影響稱重傳感器遲滯性的因素三
