淺析稱重傳感器溫度特性產(chǎn)生
什么是稱重傳感器：
稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器茵先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對正確選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評價方法上，新舊國標(biāo)有質(zhì)的差異。
傳統(tǒng)概念上，負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測力傳感器的統(tǒng)稱，用單項(xiàng)參數(shù)評價它的計量特性。舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和使用環(huán)境條件完全不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗(yàn)和評價方法未給予區(qū)分。舊國標(biāo)共有21項(xiàng)指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗(yàn);并用非線性、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項(xiàng)指標(biāo)中的最大誤差，來確定稱寧波辰邦重傳感器準(zhǔn)確度等級，分別用0.02、0.03、0.05表示。
衡器上使用的一種力傳感器。它能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號?？紤]到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對轉(zhuǎn)換的影響，稱重傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。
稱重傳感器通常由一個彈簧元件組成，其上放置了一個應(yīng)變儀，彈簧元件通常由鋼或鋁制成。這意味著它很強(qiáng)，但彈性很小。顧名思義，“彈簧元件”表示鋼在載荷作用下會發(fā)生輕微變形，但隨后會回到初始位置，對每一個載荷都是有彈性的。這些微小的變化都可以通過應(yīng)變儀獲得，應(yīng)變儀的變形由分析電子設(shè)備解釋以確定重量。那么該如何選擇稱重傳感器呢？
1.容量：除了要測量的實(shí)測載荷外，還應(yīng)考慮初始載荷、沖擊系數(shù)和載荷偏心系數(shù)。因此，所選稱重傳感器的容量應(yīng)至少比待測負(fù)載高10%。
2.動態(tài)范圍：在電子稱重系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會同時使用多個傳感器，因此傳感器一般設(shè)計在額定負(fù)載的80%~85%左右工作，這樣就留出了安全裕度，保證了其使用精度。如果您選擇非常高容量的傳感器，您可能無法非常準(zhǔn)確地測量非常小的負(fù)載。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，待測負(fù)載應(yīng)為額定容量的10%至90%。
3.形狀：寧波辰邦稱重傳感器的形狀主要取決于其應(yīng)用和安裝安排。例如，S型適用于兩端受力的應(yīng)用，而膜片型適用于僅一端受力的應(yīng)用。
4.寧波辰邦傳感器密封狀態(tài)的選擇：使用環(huán)境比較惡劣，經(jīng)常需要選擇密封的傳感器，保護(hù)傳感器不受外界環(huán)境的影響。引用電子稱重傳感器，如濕度、灰塵、腐蝕性氣體等，這樣就可以保證測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
此外，還應(yīng)注意其他規(guī)格，如額定輸出、溫度范圍、誤差和保護(hù)等級；
稱重傳感器對環(huán)境溫度的要求：
寧波辰邦稱重傳感器只能置于允許的溫度下，如這種溫度條件不能保證，則稱重傳感器應(yīng)至于絕熱中或必要時使用暖氣或冷氣設(shè)備。在麗景稱重傳感器的技術(shù)參數(shù)表中列出了額定和使用溫度范圍，在額定溫度范圍內(nèi)，不應(yīng)超過在技術(shù)參數(shù)表中列出的單個或累計誤差。用溫度范圍定義了稱重傳感器由測量功能且不會被損壞的溫度限界，即有些誤差可能超過技術(shù)參數(shù)表中的數(shù)據(jù)。存儲溫度范圍也標(biāo)志在技術(shù)參數(shù)表中。
正如所描述的，稱重傳感器對零點(diǎn)和靈敏度有溫度補(bǔ)償（通常在-10~+40℃）。這些補(bǔ)償在溫度梯度較高時（>5K/h）,及在單方面熱輻射時（空間溫度梯度）對稱重傳感器失去作用，原因是稱重傳感器內(nèi)部非均勻溫度場下的材料應(yīng)變的不均勻。由此形成的測量誤差在最不利條件下可超過10%。
盡管對材料采用了各種處理，彈性體的楊氏模量還是隨溫度而變的。由此說明了，欲達(dá)稱重傳感器高精密度這一目的，必須調(diào)整互相影響的各個因素。對露天設(shè)備而言，會出現(xiàn)容器單側(cè)受太陽照射。即使室內(nèi)設(shè)備也有可能出現(xiàn)單側(cè)熱輻射。
熱膨脹會產(chǎn)生容器水平方向的變化。它對多于一個稱重傳感器安裝的衡器會在負(fù)荷導(dǎo)入點(diǎn)處出現(xiàn)顯著的側(cè)向力。若容器水平方向的變化。它對多于一個稱重傳感器安裝的衡器會在負(fù)荷導(dǎo)入點(diǎn)處出現(xiàn)顯著的側(cè)向力。若容器形變導(dǎo)致導(dǎo)桿構(gòu)件和裝卸接口處的大的應(yīng)力，則會產(chǎn)生嚴(yán)重的測量誤差，甚至出現(xiàn)稱重傳感器的永久損壞。
多數(shù)情況下容器的支承腿是由普通鋼材制成的，溫度的變化引起附件的材料應(yīng)變，對這種影響的補(bǔ)償夠會引起測量誤差。它在后繼的電路里僅僅能有限地得以校準(zhǔn)。由溫度影響或不同負(fù)荷形態(tài)（容器中非均勻質(zhì)量分布）引起的測量誤差，通常僅僅是容器所有支承腿都安裝傳感器的形式的衡器的一種可能情況。
稱重傳感器溫度特性產(chǎn)生原因：
稱重傳感器零點(diǎn)溫度系數(shù)和靈敏度溫度系數(shù)產(chǎn)生的主要原因是不相同的。以下分別給予說明。
1：零點(diǎn)溫度系數(shù)產(chǎn)生的主要原因
我們知道制作傳感器時，我們要把一片片的應(yīng)變片粘貼到彈性體上去，應(yīng)變片一般總有基底和絲柵兩部分組成，粘貼時要用到粘貼膠。我們也知道，天下大多數(shù)物質(zhì)有熱脹冷縮的特性，即受熱時膨脹，冷卻時收縮。前面我們提到的應(yīng)變片絲柵，應(yīng)變片基底，貼片膠膠層，彈性體他們都具有此特性，而且他們伸縮的大小還不一樣；另一方面，應(yīng)變片絲柵是一種電阻材料制成的，它的材料電阻率也會隨著溫度的變化而變化。當(dāng)它們組合在一起時，在溫度場中時，最終表現(xiàn)為應(yīng)變片阻值的變化；又由于應(yīng)變計制作及傳感器制作中大量的人力手工勞作，就使得同一傳感器上的各應(yīng)變片表現(xiàn)出各各不同的阻值變化，后經(jīng)檢測電路把它們匯總成一個零點(diǎn)輸出（Z.0），很容易想象，此時的零點(diǎn)輸出就變成了溫度的函數(shù)了，它隨著溫度的變化而不斷變化著。
2：靈敏度溫度系數(shù)產(chǎn)生的主要原因
前面我們已經(jīng)提到過，制作稱重傳感器時，我們要把應(yīng)變片貼到彈性體上去。
應(yīng)變片有一個重要參數(shù)，即應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K，它描述的是絲柵長度方向發(fā)生應(yīng)變時，它本身電阻值的相對變化率。研究證明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)是隨著環(huán)境溫度的變化而變化的，也就是說，一片應(yīng)變片在不同的溫度下，盡管它感受的應(yīng)變時一樣的，但它產(chǎn)生的電阻變化大小卻不一樣。
此外，我們知道，寧波辰邦傳感器的彈性體一般是由金屬材料制成的，而金屬材料有一個重要參數(shù)，是它的彈性模量E（也稱楊氏模量），它是描述金屬材料受力后，產(chǎn)生變形的大小的一個參數(shù)。研究證明了，彈性模量受溫度的影響后變化，一般是隨溫度的升高而變小。這就使得傳感器在所受外力未變的情況下，隨環(huán)境溫度的升高而產(chǎn)生更大的變形，它和應(yīng)變計靈敏系數(shù)的變化結(jié)合在一起，使得傳感器的輸出會增加。這種增加就意味著，傳感器的靈敏度隨著環(huán)境溫度的升高而變大了。這就是所謂的稱重傳感器的靈敏度溫度系數(shù)。
