稱重傳感器特性的淺談
稱重傳感器的幾大發(fā)展趨勢(shì)：
根據(jù)轉(zhuǎn)換方法，稱重傳感器可分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變換式、振動(dòng)式、陀螺式、電阻應(yīng)變式等8種類型。電阻應(yīng)變型應(yīng)用廣泛。稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量電信號(hào)輸出的裝置。使用傳感器首先要考慮傳感器的實(shí)際工作環(huán)境，這對(duì)稱重傳感器的正確選擇非常重要。它關(guān)系到傳感器的正常工作和使用壽命，甚至關(guān)系到整個(gè)稱重裝置的可靠性。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評(píng)價(jià)方法上，新舊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)存在質(zhì)的差異。主要有S型、懸臂型、輻條型、板環(huán)型、膜盒型、橋式、柱式等多種型式。稱重傳感器的綜合誤差帶與稱重裝置的誤差帶相連，可以選擇與某一精度稱重裝置相對(duì)應(yīng)的稱重傳感器。
寧波辰邦淺談稱重傳感器的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：
1：稱重傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式：加快形成從傳感器研發(fā)到規(guī)模化生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，走自主**與合作相結(jié)合的跨越式發(fā)展道路，使中國(guó)成為世界傳感器生產(chǎn)大國(guó)。
2：稱重傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向**、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)品品種向高科技、高附加值傾斜，特別是填補(bǔ)“空白”品種。
3：企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模（年生產(chǎn)能力）向規(guī)模經(jīng)濟(jì)或適度規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展。大批量、寬量程通用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模按每年數(shù)億臺(tái)計(jì)算，部分中程傳感器的生產(chǎn)規(guī)模按年產(chǎn)1000萬(wàn)臺(tái)（含1000萬(wàn)臺(tái)以上）計(jì)算。部分傳感器和特種傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到每年幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)只。
4：生產(chǎn)方式向?qū)I(yè)化方向發(fā)展。專業(yè)化生產(chǎn)的內(nèi)涵是：生產(chǎn)的傳感器種類少而精；專業(yè)生產(chǎn)某一應(yīng)用領(lǐng)域所需的某一類型傳感器產(chǎn)品，以獲得較高的市場(chǎng)份額；專業(yè)化合作生產(chǎn)各類傳感器企業(yè)。
5：稱重傳感器的批量生產(chǎn)技術(shù)正在向自動(dòng)化方向發(fā)展。傳感器制造技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性取決于傳感器的種類和多樣性以及所使用的敏感材料的不同。綜觀目前的傳感器工藝生產(chǎn)線，大部分工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化，但距離生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)化還有很多困難，有待于在未來(lái)廣泛應(yīng)用CAD、CAM等先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備和工業(yè)機(jī)器 人，取得突破。
6：企業(yè)重點(diǎn)技術(shù)改造要加強(qiáng)從依賴引進(jìn)技術(shù)向吸收引進(jìn)技術(shù)和自主**的轉(zhuǎn)變。
7：企業(yè)要加快從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)相結(jié)合的方向發(fā)展。
8：企業(yè)結(jié)構(gòu)將向“大、中、小并舉”、“集團(tuán)化、專業(yè)化生產(chǎn)并存”的格局發(fā)展。
稱重傳感器的動(dòng)態(tài)特性：
寧波辰邦對(duì)稱重傳感器動(dòng)態(tài)特性總結(jié)為是指稱重傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。很多稱重傳感器要在動(dòng)態(tài)條件下檢測(cè)，被測(cè)量可能以各種形式隨時(shí)間變化。只要輸入量是時(shí)間的函數(shù)，則其輸出量也將是時(shí)間的函數(shù)，其間關(guān)系要用動(dòng)特性來(lái)說(shuō)明。動(dòng)特性是稱重傳感器性能的一個(gè)重要方面，對(duì)其進(jìn)行研究與分析十分必要。
寧波辰邦稱重傳感器的動(dòng)特性取決于稱重傳感器本身材料的特性，另一方面也與被測(cè)量的形式有關(guān)。
1：材料本身特性
若材料本身有一個(gè)較高的固有頻率(NaturalFrequency)，例如壓電材料，它就可以制成頻率響應(yīng)較高的稱重傳感器。另外若被測(cè)量變化的頻率比較高，而稱重傳感器本身的響應(yīng)比較慢，這樣就會(huì)造成輸出的失真，不能真實(shí)反映實(shí)際測(cè)量的狀態(tài)。一般用沖擊響應(yīng)中稱重傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間t來(lái)表征其性能，如圖1-4。對(duì)于不同的稱重傳感器，其達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間不同。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)瞬間的沖擊作用力（階躍輸入），稱重傳感器輸出所表現(xiàn)出來(lái)的特性，即它的動(dòng)態(tài)特性。
2：被測(cè)量的形式
2.1規(guī)律性的：(1）周期性的：正弦周期輸入、復(fù)雜周期輸入；2）非周期性的：階躍輸入、線性輸入、其他瞬變輸入；3）隨機(jī)性的：
2.2平穩(wěn)的：多態(tài)歷經(jīng)過(guò)程、非多態(tài)歷經(jīng)過(guò)程；2）非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程。
在研究動(dòng)態(tài)特性時(shí)，通常只能根據(jù)“規(guī)律性”的輸入來(lái)考慮稱重傳感器的響應(yīng)。復(fù)雜周期輸入信號(hào)可以分解為各種諧波，所以可用正弦周期輸入信號(hào)來(lái)代替。其它瞬變輸入不及階躍輸入來(lái)得嚴(yán)峻，可用階躍輸入代表。因此，“標(biāo)準(zhǔn)”輸入只有三種；正弦周期輸入、階躍輸入和線性輸入。
經(jīng)常使用的是前兩種，所以在稱重傳感器選型時(shí)應(yīng)注意被測(cè)量的特性，如果要求精確的看到它的動(dòng)態(tài)變化，那么建議使用壓電式或其他頻響(ResponseFrequency)較高的稱重傳感器，并考慮到壓電式稱重傳感器有一個(gè)放電時(shí)間常數(shù)，后期數(shù)采設(shè)備也必須有較高的采樣頻率(SampleRate)，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的。
稱重傳感器的靜態(tài)特性:
稱重傳感器的輸入-輸出關(guān)系：輸入（外部影響：沖振、電磁場(chǎng)、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度、誤差因素）—稱重傳感器—輸出（外部影響：溫度、供電、各種干擾穩(wěn)定性、溫漂、穩(wěn)定性（零漂）、分辨力、誤差因素）。人們總希望稱重傳感器的輸入與輸出成唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且最好呈線性關(guān)系。但一般情況下，輸入輸出不會(huì)完全符合所要求的線性關(guān)系，因稱重傳感器本身存在著遲滯、蠕變、摩擦等各種因素，以及受外界條件的各種影響。一般稱重傳感器所標(biāo)注的參數(shù)都是靜態(tài)參數(shù)。
寧波辰邦對(duì)稱重傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)總結(jié)：線性度、靈敏度、重復(fù)性（穩(wěn)定性）、遲滯性、分辨率、漂移等。
1:線性度（非線性度Nonlinearity）
指稱重傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。
2:遲滯特性
表明檢測(cè)系統(tǒng)在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程期間（循環(huán)負(fù)載），輸入-輸出特性曲線不一致的程度。也就是說(shuō)，對(duì)同樣大小的輸入量，檢測(cè)系統(tǒng)在下、反行程中，往往對(duì)應(yīng)兩個(gè)大小不同的輸出量。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，找出輸出量的這種最大差值，并以滿量程輸出YFS（滿量程）的百分?jǐn)?shù)表示，就得到了遲滯的大小式中，為輸出值在正、反行程期間的最大差值。
3:重復(fù)性(Nonrepeatability)
重復(fù)性是指稱重傳感器在檢測(cè)同一物理量時(shí)每次測(cè)量的不一致程度，也叫穩(wěn)定性，一般取多次連續(xù)測(cè)量同一輸入值得最大隨機(jī)誤差。重復(fù)性的高低與許多隨機(jī)因素有關(guān)，也與產(chǎn)生遲滯的原因相似，它可用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定。
4:蠕變性(Creep)
蠕變指的是材料在恒載下（外界載荷不變）的情況下，變形程度隨時(shí)間增加的現(xiàn)象，表現(xiàn)在稱重傳感器上即其輸出的變化百分比。對(duì)于國(guó)外的稱重傳感器來(lái)講，尤其是稱重傳感器，他們所標(biāo)注的參數(shù)是綜合誤差，其含義就是在非線性度誤差、遲滯誤差、重復(fù)性誤差當(dāng)中取其最大值作為誤差參數(shù)。
5:靈敏度(Sensitivity)
對(duì)于線性稱重傳感器，其靈名度就是它的靜態(tài)特性直線的斜率。
