第一節(jié)  汽車衡器的組成及工作原理

一、汽車衡器的工作原理

被稱重物或載重汽車停在秤臺上，在重力的作用下，秤臺將重力傳遞至傳感器，導致附著在傳感器上的彈性體發(fā)生變形，則彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變電阻片及橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比的電信號，經(jīng)線性放大器將信號放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由儀表內(nèi)的微處理機對重量信號進行處理后直接顯示重量數(shù)。配置打印機后，即可打印稱重數(shù)據(jù)；如配置計算機，可將計量數(shù)直接輸入稱重管理系統(tǒng)進行綜合管理。

二、電子汽車衡器的組成

承重和傳力部分：將物體的重量傳遞給稱重傳感器的全部裝置，包括稱重臺面、吊掛連接單元、安全限位裝置、地面固定件和基礎(chǔ)設(shè)施等。

稱重傳感器：介于秤臺和基礎(chǔ)之間，將被稱物的重量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，經(jīng)信號電纜輸出至稱重顯示儀表進行稱量的測試。

顯示儀表：用以測量稱重傳感器輸出的電信號，經(jīng)對電信號處理后，以數(shù)碼形式輸出數(shù)據(jù)。

電源：主要指向稱重傳感器提供的橋路激勵電源和儀表線路工作的電源。

SCS系列電子汽車衡主要由秤臺、傳感器、連接件、限位裝置、顯示儀表及接線盒等零部件組成，還可以選配打印機、大屏幕顯示器、計算機和穩(wěn)壓電源等外部設(shè)備。限位器的作用主要是保證稱量結(jié)果準確、誤差小（即使有強烈沖擊或颶風等橫向力的作用也能使秤安全工作）。限位器主要是防止秤臺橫向移動和左右晃動幅度。

三、電子汽車衡器的特點和主要用途

SCS汽車衡器與傳統(tǒng)的機械衡器、其它地上衡器相比，有很多顯著的優(yōu)點：如稱量迅速、準確、靈敏度高，數(shù)字顯示、直觀易讀，穩(wěn)定性、可靠性強，壽命長久，特別是在危險、惡劣環(huán)境下，更能體現(xiàn)電子衡器的作用。整個汽車衡器系統(tǒng)有穩(wěn)定可靠的高精度傳感器和智能化儀表顯示，儀表有高靈敏度、高分辨率、穩(wěn)定可靠、便于打印的優(yōu)點，如果與計算機、稱重軟件組成稱重管理系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)稱重的遠距離傳輸、集中自動化管理。

SCS汽車衡的秤體系統(tǒng)也有很多優(yōu)點，比如：秤體重量輕（平臺為超薄型鋼結(jié)構(gòu)），便于安放、搬運，安裝調(diào)試和維護很方便，可以采用淺基坑和無基坑2種安裝形式，基礎(chǔ)施工投資費用低。

SCS汽車衡一般用于港口、機場、礦山、冶金、工廠企業(yè)等大宗載重貨物車輛的稱重計算。

四、型號規(guī)格

電子汽車衡通常用：SCS-鬃?表示，其中：第一個S代表地上衡；C：代表傳力結(jié)構(gòu)—傳感器；第二個S代表數(shù)字顯示；后面的“鬃?"代表最大稱量。比如：SCS-80，表示80噸的電子汽車衡。

五、汽車衡的功能介紹

（1）顯示功能

一般能顯示以下內(nèi)容：毛重、凈重、皮重、超載報警或顯示，有的衡器還可以顯示以下內(nèi)容：稱重次數(shù)、日期、時刻、車號、類別等。

（2）有處理功能

包括：分度值、分度數(shù)設(shè)定；量程設(shè)定；打印記錄等，有的汽車衡還可以根據(jù)用戶要求有皮重記憶、凈重分類及累計、日報打印單據(jù)、月報打印單據(jù)、金額計算、體積計算等處理功能。

六、   現(xiàn)代電子衡器的發(fā)展趨勢

稱重傳感器向高準確度、高穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性更強發(fā)展，同時，使用方便、價格成本下降。微電子技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)處理能力不斷增強，單臺秤的可靠性提高，同時形成分布式稱重集中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有自適應(yīng)自診斷及對即將發(fā)生的故障具有預(yù)警功能的電子衡器也會出現(xiàn)。

第二節(jié)      秤體結(jié)構(gòu)

一、A型結(jié)構(gòu)采取框架型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由直接外購的型鋼焊接而成，工藝簡單，成本較低，技術(shù)含量低，是一種不合理結(jié)構(gòu)。一般該種結(jié)構(gòu)采用縱向6根主梁組成，主梁與主梁之間間距較大，間距間的臺面無支撐點，車輛行駛時，必須嚴格沿著秤臺的中心線行使，保證車輪壓在內(nèi)主梁上，不能跑偏；如果車輛跑偏，車輪沒有壓到縱向承重梁上，秤臺表面會變形彎曲，導致開焊，影響秤重使用。特別是該秤不適用于地中使用。若在地中使用，車輛一旦橫向壓過，中心臺面就會立即下陷，秤臺變形。

二、B型結(jié)構(gòu)采用U型鋼做縱梁的結(jié)構(gòu)方式，該結(jié)構(gòu)縱向一般采用6-8根U型縱梁，一根U型縱梁有2條直邊，相當于A型結(jié)構(gòu)的兩根縱梁，因此B型結(jié)構(gòu)的承重縱梁一般在6*2至8*2之間。他們之間的間距平均不大于30公分，遠遠小于雙排車輪的寬度，因此任何車輛在該秤臺上，無論橫向、縱向行駛，均不會將秤臺臺面壓陷，而且該結(jié)構(gòu)U型槽與臺面為滿焊工藝，從而使U型槽與臺面形成一種箱體結(jié)構(gòu)，使得車輛無論如何行駛，臺面均平整不會變形。

第三節(jié)      傳感器

一、稱重傳感器的結(jié)構(gòu)

應(yīng)變電阻片。

彈性體。彈性體的功能有2個：首先，它承受傳感器所受到的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，使附著在表面的應(yīng)變電阻片比較理想的產(chǎn)生變形。

檢測電路：功能是將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出，檢測電路常用惠斯登電橋，因為惠斯登電橋具有很多優(yōu)點：可以抑制溫度變化的影響；可以抑制側(cè)向力干擾；可以比較方便的解決傳感器的補償問題等。

二、傳感器常用技術(shù)參數(shù)

額定容量：生產(chǎn)廠家給出的傳感器稱量范圍的上限值（單位是t，kg或g）。

額定輸出（靈敏度）加額定載荷和無載荷傳感器輸出信號的差值。由于傳感器的輸出信號與所加的激勵電壓有關(guān)，所以額定輸出的單位以Mv//V來表示，稱為靈敏度。

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非線性：稱重傳感器進程校正曲線偏離直線的偏差。

輸出阻抗：電源激勵輸入端短路，傳感器未加載荷時，從信號輸出端測得的阻抗。

絕緣阻抗：傳感器的電路和彈性體之間的直流阻抗值。

蠕變：在負荷不變的情況下，秤重傳感器輸出隨時間的變化。

使用溫度范圍：傳感器在此溫度輸入阻抗：信號輸出端開路，傳感器未加負荷時，從電源激勵輸入端測得的阻抗值。

輸出阻抗：電源激勵輸范圍內(nèi)使用，其任何性能參數(shù)均不會產(chǎn)生變化。

三、   傳感器選用的一般規(guī)則

1、結(jié)構(gòu)型式的選擇

選用何種結(jié)構(gòu)型式的傳感器，主要看衡器的結(jié)構(gòu)和使用的環(huán)境條件。如果制作低外形衡器，一般應(yīng)選用懸臂梁式或輪輻式傳感器；若對外形高度要求不嚴，則一般采用柱式傳感器；如果使用環(huán)境很潮濕或者有很多粉塵，則應(yīng)該選用密封較好的傳感器；如果在有爆炸危險的環(huán)境下使用，則應(yīng)選用安全度較高的傳感器；如果在高架稱重系統(tǒng)中使用，則應(yīng)考慮安全及過載保護；如果在高溫環(huán)境下使用，則應(yīng)選用有水冷卻護套的傳感器；如果在高寒環(huán)境下使用，則應(yīng)考慮使用有加溫裝置的傳感器。

在型式選擇中，還有一個要考慮的重要因素：維修的方便與否及所需費用，即一旦秤出了問題，是否能方便、迅速的獲得零部件，如果不能，說明選擇的傳感器型號不合適。

2、量程的選擇

秤的稱量值越接近傳感器的額定容量，則其稱量準確度越高，但在實際使用時，由于存在秤體自重、皮重及振動、沖擊、偏載等情況，因而不同的秤選用傳感器量程的原則不同，一般來說，遵循以下原則：

單傳感器秤：固定載荷（秤體、容器等的重量）+變動載荷（需稱量的載荷）≤傳感器額定載荷?0%；

多傳感器靜態(tài)秤：固定載荷（秤體、容器等的重量）+變動載荷（需稱量的載荷）≤傳感器額定載荷?0%?傳感器個數(shù)。

需要說明的是：首先，所選擇傳感器的額定容量應(yīng)符合傳感器供貨單位的標準，否則，選擇了非標準產(chǎn)品，不但價格高，而且損壞后難以更換；其次，在同一秤上，不允許使用額定容量不同的傳感器，否則該系統(tǒng)不能正常工作；再次，所謂變動載荷（需稱量的載荷）是指加于傳感器的真實載荷，若從秤臺到傳感器之間的力在傳遞過程中，受到外力的影響，則稱重不準確。

3、準確度的選擇

傳感器準確度等級的選擇，只要能夠滿足秤準確度等級的要求即可。即若2500分度的傳感器能滿足要求，切勿選用3000分度的。

四、傳感器的安裝、調(diào)試與維修

1、傳感器的安裝

要輕拿輕放，尤其是對于用鋁合金材料制造彈性體的小容量傳感器，任何沖擊、跌落，對傳感器本身的性能都會造成極大損害；對于大容量的傳感器，一般來說有較大自重，故而要求在搬運、安裝時，盡可能使用適當?shù)钠鸬踉O(shè)備（如手拉葫蘆、電動葫蘆等）

水平調(diào)整：單個傳感器安裝底座的安裝平面要用水平儀調(diào)整水平；多個傳感器安裝底座安裝平面要盡量調(diào)整到一個水平面上（相對誤差在3-5毫米），目的是使各傳感器承受的負載基本一致。

每種傳感器的受力方向都是確定的，使用傳感器時，一定要在受力方向上加載，橫向力、側(cè)向力等非受力方向上加載，應(yīng)避免。

盡量采用有自動定位（或自動復位）功能的傳感器，如含有球形軸承、關(guān)節(jié)軸承、定位緊固器等，這樣的傳感器可以防止某些橫向力作用在傳感器上。

傳感器周圍應(yīng)設(shè)置一些檔板，或者把傳感器罩起來，這樣可以防止因進入贓物、灰塵等使可動部分運動不爽造成的影響稱量精度的現(xiàn)象。判斷可動部分是否運動不爽，可以用以下方法：在秤臺上增加或減少千分之一的額定負荷，如果顯示儀表有反映，說明可動部分運轉(zhuǎn)正常。

傳感器雖有一定的過載能力，但在秤的安裝過程中，應(yīng)防止傳感器超載，即使是短時間的超載也會造成傳感器損壞，所以在安裝過程中，可以先用一個和傳感器等高度的墊塊代替?zhèn)鞲衅?，最好放平后，再安裝傳感器。

傳感器在使用中，應(yīng)注意以下問題：傳感器應(yīng)采用絞合銅線形成電器旁路，以保護傳感器免受電焊、電流或雷電的危害；避免接受強烈的熱輻射，尤其是單側(cè)的強烈熱輻射。

2、電氣連接

傳感器的信號電纜，不能和強電電源線或控制線并行布置（如不能把傳感器信號線和強電電源線及控制線放在同一管道內(nèi)），如果必須并行布置，那么線與線之間的距離應(yīng)保持在50厘米以上，并把信號線用金屬管套好。

傳感器信號線如果需要延長，應(yīng)采用特制的密封電纜接線盒，如果不用此種接線盒，而采用電纜與電纜直接對接的方式，則應(yīng)注意密封防潮，接好后應(yīng)檢驗絕緣電阻，且達到標準（2000-5000M），必要時，重新標定傳感器。

若信號電纜線很長，又要保證很高的測量精度，應(yīng)考慮采用帶有中繼放大器的電纜補償電路。

所有通向顯示儀表或從儀表引出的導線，均應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽線的連接及接地應(yīng)合理。

傳感器輸出信號讀出電路不應(yīng)和能產(chǎn)生強烈干擾的設(shè)備（如可控硅、接觸器等）及有很大熱量產(chǎn)生的設(shè)備放在同一箱體中，如果不能保證這一點，則應(yīng)考慮在它們之間設(shè)置障板隔離之，并在箱體內(nèi)安置風扇。

3、注意事項

① 汽車衡在長期使用中，往往由于超載、沖擊等原因，造成傳感器塑性變形，影響計量準確度，所以需要更換傳感器。因為傳感器隨著額定載荷的增大，其輸出的微伏/分度信號是減少的，而不是增大，所以，在更換傳感器時，應(yīng)盡可能用和原來一樣載荷的傳感器。若想更換更大載荷的，就要注意顯示儀表量程是否可調(diào)，如果不可調(diào)，會因為額定載荷大而輸出的微伏/分度信號小不能滿量程輸出、顯示、撥碼調(diào)整達不到目的而不能使用；如果可以調(diào)整，則按說明書要求設(shè)定和調(diào)試，同時也不要使額定載荷過大，否則會因為輸出的微伏/分度信號過小，容易降低秤的靈敏度。

② 更換傳感器后要經(jīng)過檢定合格，才能使用。

五、傳感器的配套件

①     連接件：連接件是一個傳力裝置，作用是把外力傳遞到傳感器上，若傳感器受到的力不在其設(shè)計的承載主軸線上，它將會承受到該力產(chǎn)生的橫向分力的作用，這會導致0.3%的誤差產(chǎn)生，這個誤差是很大的。所以，一般要求連接件在受垂直力作用后能正確把外力傳遞到傳感器上，同時還能夠復位。

②     接線盒：接線盒是傳感器采用全并聯(lián)方式連接的一個配套件，其目的是使各傳感器的輸出信號相同。

我們知道：在有N個傳感器的秤上，各傳感器能全并聯(lián)工作的條件是：S1/R1=S2/R2…=SN/RN，其中：S是各傳感器的靈敏度，R是各傳感器的輸出阻抗，意思是各傳感器的靈敏度與其輸出阻抗之比相等時，各傳感器才能并聯(lián)工作。在傳感器的生產(chǎn)過程中，要使每只傳感器的靈敏度和輸出阻抗都相同，是很難的，所以只能在安裝現(xiàn)場進行微小的調(diào)整，這一工作就是在接線盒內(nèi)完成。

其實，接線盒相當于一個無源電阻網(wǎng)絡(luò)，它為每個接進來的傳感器準備了一個精密的可調(diào)電阻，與傳感器的輸出端并聯(lián)。當調(diào)節(jié)盒內(nèi)某個可調(diào)電阻時，相當于改變了這只傳感器的輸出阻抗。這樣，就使得秤所使用的每只傳感器的輸出阻抗在一個小范圍內(nèi)可以調(diào)整，從而使的并聯(lián)工作的條件可以滿足，這就是接線盒的原理。

六、傳感器的分類

1、按結(jié)構(gòu)形式分類：柱式、橋式、輪輻式、懸臂梁式、板環(huán)式等。

柱式：特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于加工，成本費用低，密封性能良好，對于潮濕環(huán)境很適用，可設(shè)計成壓式或拉式的，可以承受很大的載荷；其缺點是位移量小、靈敏度低。

橋式：傳感器彈性體為橋式，其兩端用兩只螺栓緊固到下面的支撐體上，其彈性體與支撐體之間有一間隙，為彈性體的受力變形空間。該類傳感器的特點如下：由于傳感器與秤體之間的連接為要求很低的間隙配合，所以安裝方便，維護簡單，重復性好。

輪輻式：高度低、精度高、抗偏心載荷和側(cè)向力強。

剪切梁式：該類傳感器有以下特點：輸出信號不受稱重點位置變化的影響；線性好、精度高；傳感器受拉伸與壓縮時，切應(yīng)力的幅度與分布基本相同，即傳感器的拉伸、壓縮靈敏度基本相同，所以特別適用于同時受拉和壓的測量；外形低、體積小、重量輕，易于安裝和維修；結(jié)構(gòu)簡單易于密封；抗側(cè)向力強。

板環(huán)式：特點是輸出靈敏度高、受力狀態(tài)穩(wěn)定、溫度均勻性好、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，可制成拉壓2種型號，對于0.5～30噸的拉壓方式稱重傳感器，這種方式是很好的。

目前，我公司采用的傳感器主要為橋式、柱式。

2、按傳感器輸出信號分類

模擬式：輸出信號為模擬信號。

數(shù)字式：輸出信號為數(shù)字信號。

新的傳感器在不斷涌現(xiàn)，以電阻應(yīng)變式稱重傳感器為主的局面在改變，特別是小稱量范圍內(nèi)的衡器，已經(jīng)使用更有*性的音叉振弦式傳感器替代電阻應(yīng)變式傳感器，成為十分有發(fā)展前景的新產(chǎn)品。它的優(yōu)點是：無需高穩(wěn)定度的激勵電源和A/D轉(zhuǎn)換器等電子線路，體積小，不要預(yù)熱，結(jié)構(gòu)緊密、快速響應(yīng)、批量生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工具簡單。