在衡器方案设计时，往往在确定准确度等级等指标后，不知如何选择传感器和称重仪表？有时自认为已正确选择了称重传感器和称重仪表，但是在实际测试中，衡器的计量性能指标还是无法保证，请指教在传感器和仪表的选型中，有何诀窍？

问题解答：

在电子衡器方案设计时，往往确定衡器准确度等级后，需要掌握以下选择传感器和仪表的选型原则：

1．传感器和仪表的选型中与衡器相关的计量参数

（1）衡器的主要参数：zui大秤量、zui小秤量、准确度等级、zui大检定分度数n、工作温度范围、承载器的静载荷、去皮重量等。

（2）衡器的误差分配系数：p12+ p22+ p32+ p42+ p52……≤1

其中：p1、p2、p3、p4、p5…pi——衡器的误差分配因子，0.3≤pi≤0.8。

2．衡器zui大秤量修正系数 Q

一般来说，衡器的zui大秤量修正系数Q应大于1，主要是针对偏载（载荷的不均匀分布）、承载器的静载荷、初始置零范围及添加皮重可能产生的影响的考虑。

Q = （Max+ DL + ISZR + NUD + T+...） / Max

其中：Max ——衡器的zui大秤量；
DL —— 承载器的静载荷，由衡器方案设计时确定；
ISZR ——初始置零范围，一般为20% Max；
NUD ——承载器的载荷不均匀分布值。一般可以按典型结构的衡器进行假设。

·带杠杆及单传感器的衡器，或传感器对称排列的料斗，承载器上没有易造成偏载的装置 NUD = 0 %Max
·其它典型衡器NUD = 20%Max
·对于叉车秤，单轨吊秤及汽车衡NUD = 50％Max
·多秤台衡器，组合数固定 NUD = 50%Max（累计zui大秤量）
·多秤台衡器，组合数是可变NUD = 50%Max（单秤台zui大秤量）

T —— 衡器方案设计时按添加皮重法设计的重量值。

当然衡器的zui大秤量修正系数Q还可以根据不同衡器的实际使用状况，再分别加上冲击系数、超载系数、风压系数等。

3．称重传感器选型

3.1 准确度等级

准确度等级，包括称重传感器（LC）温度范围及湿热稳定和蠕变指标，必须满足衡器的要求。

*） 如果温度范围足够宽，并且湿热的稳定性和蠕变指标只能满足较低准确度等级要求。

3.2 传感器zui大允许误差分配系数pLC

如果衡器系统设计时没有规定称重传感器的误差分配系数，那么pLC = 0.7。称重传感器的误差分配系数可以是0.3≤pLC≤0.8。

3.3 工作温度范围

如果衡器系统设计方案中没有规定称重传感器的工作温度范围，那么温度范围下限Tmin = -10℃及温度范围上限Tmax = 40℃。根据衡器系统设计方案，也可以对温度范围做出限定，但工作温度范围不得小于30℃。

3.4 传感器zui大秤量

称重传感器的zui大秤量Emax应满足下述条件：

Emax≥Q × Max × R / N

其中：Q ——衡器zui大秤量修正系数；
Max——衡器的zui大秤量；
R —— 衡器载荷传递装置的缩比；
N —— 衡器传感器支撑点的数量。

3.5 传感器zui小静载荷

因承载器所产生的zui小载荷必须等于或大于称重传感器的zui小静载荷Emin （许多称重传感器有Emin = 0）：

Emin≤DL×R / N

其中：Emin—— 传感器的zui小静载荷；
DL —— 承载器的静载荷，由衡器方案设计时确定。

3.6 传感器zui大分度数nLC

（1）对于每只称重传感器，称重传感器的zui大分度数nLC应不小于衡器的检定分度数 n：

nLC≥n

（2）对于多称量范围、多分度值衡器，下述要求适用于任何单独的称量范围或局部称重范围：

nLC≥ni

（3）传感器zui小静载荷输出恢复DR

l 对于多称量范围衡器，同一传感器用于多于一个称量范围时，应满足条件：

DR×E / Emax≤ e1 ×R / N

或：DR / Emax ≤ e1 / Max

当DR未知时，应满足条件nLC≥0.4 ×Max r / e1。

·对于多分度值衡器，应满足条件：

DR ×E / Emax≤0.5 ×e1×R / N 即 DR / Emax £ 0.5 ×e1 / Max

其中：E = Max × R / N 是衡器加载至Max时加在单个称重传感器上的部分载荷。

当DR未知时，应满足条件nLC≥Max / e1。

3.7 传感器zui小检定分度值

称重传感器zui小检定分度值vmin不应大于衡器检定分度值e乘以载荷传递装置的缩比R，再除以称重

传感器数量N的平方根：

vmin ≤ e1 ×R /

对于多称量范围衡器，相同的传感器用于多于一个称量范围时，或多分度值衡器，e用e1代替。

3.8 传感器输入阻抗

传感器的输入电阻RLC 受到称重仪表的限制。RLC / N 必须满足称重仪表输入电阻范围RL min到RL max。

3.9 传感器额定输出

传感器在用Emax加载后，对应输入电压下的输出信号的变化一般采用 mV/V 表示。

为了更方便于计算，OIML R 60 中引入了下面的相对值：

Y = E max / v min
Z = E max / （2·DR）

4．称重仪表的选型

4.1 准确度等级

称重仪表准确度等级，包括温度范围及湿热稳定性指标，必须满足衡器的要求。

*） 如果温度范围足够宽，并且湿热的稳定性指标只能满足较低准确度等级的要求。

4.2 称重仪表的zui大允许误差系数

如果衡器系统设计时没有规定称重仪表的zui大允许误差系数，那么pind = 0.5。根据衡器系统设计要求，该系数可以为0.3≤pind ≤0.8。

4.3 工作温度范围

如果衡器系统设计时没有规定称重仪表的温度范围，那么温度范围下限值Tmin = -10℃，温度范围上限值Tmax = 40℃。根据衡器系统设计要求，可以对温度范围进行限制, 但工作温度范围不得小于30℃。

4.4 zui大检定分度数

对于每台称重仪表，其zui大分度数nind应不小于衡器的检定分度数n：

nind ≥ n

对于多称量范围或多分度值衡器，该要求适用于任何单独的称量范围或局部称重范围：

nind ≥ ni

如果可以用于多称量范围或多分度值衡器，这些功能必须包括在受检定的称重仪表中。

4.5 与衡器相关的称重仪表电气参数

Uexc （V） 称重传感器激励电压
Umin （mV） 称重仪表的正常zui小输入电压
Δumin （mV） 称重仪表每个检定分度值的zui小输入电压
UMRmin （mV） 称重仪表测量范围zui低电压
UMRmax （mV） 称重仪表测量范围zui高电压
RLmin （W） 连接传感器的zui小输出阻抗
RLmax （W） 连接传感器的zui大输出阻抗

4.6 称重仪表每个检定分度值的zui小输入电压验算

（1） 称重仪表的正常zui小输入电压（衡器空载） Umin验算

Umin = C×Uexc×R×DL /（Emax×N ）

其中：Uexc—— 传感器的激励电压；
C —— 传感器的额定输出；
R —— 衡器载荷传递装置的缩比；
DL —— 衡器承载器的静载荷，由衡器方案设计时确定；
Emax—— 传感器的zui大秤量；
N—— 衡器传感器支撑点的数量。

（2） 称重仪表的每检定分度的zui小输入电压Δumin验算

Δumin = C×Uexc×R×e /（Emax×N ）

其中：C —— 传感器的额定输出；
Uexc—— 传感器的激励电压；
R —— 衡器载荷传递装置的缩比；
e —— 衡器检定分度值，对于多称量范围或多分度值衡器，e = e1；
Emax—— 传感器的zui大秤量；
N—— 衡器传感器支撑点的数量。

5．连接电缆的选型

称重仪表与传感器或传感器接线盒（使用六线制的称重仪表应具有传感器反馈补偿功能）之间的附加电缆必须在称重仪表说明书中进行规定。

zui简单的方法是在称重仪表说明书中规定电缆材料（铜，铝等）的单位横截面（m/mm²）电缆长度的值。否则必须计算电缆长度（m）、截面积（mm2）、导电材料参数和每股芯线zui大电阻（W）。

5.1 电缆电阻变化计算

应测量零点与zui大载荷之间的量程。首先应计算衡器在zui大工作温度范围内所对应的电缆电阻变化：

DRTemp = Rcable ×a × （Tmax – Tmin）

其中：DRTemp—— zui大工作温度范围所对应的电缆电阻变化（单位为Ω）；

Rcable ——单股电缆电阻值，Rcable = （r ×L） / A

其中：ρ ——材料的电阻率（例如铜：ρcopper = 0.0175Ωmm2/m）
L—— 电缆长度（单位为m）
A —— 单股电缆的横截面（单位为mm2）
a —— 电缆材料电阻率的温度系数1/K，例如：铜α=0.0039 1/K
Tmax – Tmin ——zui大使用温度范围

5.2 电缆温度影响引起的称量变化

为了确定温度对电缆影响引起的称量变化限值，应考虑对称重仪表温度试验的结果。温度引起的zui大称量误差不应大于衡器zui大允许误差值乘以pi的三分之一。

Dspan（DT） ≤ pi × mpe - Emax（DT）

其中：Dspan（DT） —— 温度变化对电缆影响引起的称量变化值。Dspan（DT） 必须满足以下条件：

Dspan（DT） ≤ 1/3 （pi ×| mpe|）

如果称重仪表不能满足这些条件，电缆zui大电阻即电缆zui大长度必须减少，或者必须选择大的横截面电缆。应对称重仪表与称重传感器或称重传感器接线盒之间的附加电缆（只适用于使用六线制系统的称重仪表，例如反馈补偿系统）做下列规定：

材料（铜、铝等）、长度（m）、截面积（mm2）、或材料（铜、铝等）固定后规定的电缆长度（m/mm2）、或每路电缆的zui大电阻。