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稱重傳感器并聯(lián)組秤的偏載調(diào)試技術(shù)

上海香川電子衡器有限公司

【摘 要】 本文分析了電阻應變式稱重傳感器并聯(lián)組秤的偏載誤差調(diào)試原理，重點介

紹了一些調(diào)整偏載誤差的實用電路和實際調(diào)試時需注意的事項。

一、引言

中、大型電子衡器均由幾個電阻應變式稱重傳感器（以下簡稱為稱重傳感器）組成，

而稱重顯示儀表則僅用一塊。對于幾個稱重傳感器組秤的聯(lián)接有二種方式，即串聯(lián)組秤

和并聯(lián)組秤。由于電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，單片機的普及，稱重儀表的輸入靈敏度等性能

的極大提高，完全滿足了并聯(lián)組秤的技術(shù)要求，所以從上世紀80年代國內(nèi)也淘汰了串

聯(lián)組秤，普遍采用并聯(lián)組秤方式。

然而由于電子衡器受土建施工和機械安裝的影響，易造成各個稱重傳感器受力的不

均勻。加之稱重傳感器的制造，雖經(jīng)電路補償與調(diào)整，各項參數(shù)也不可能做到完全一致。

這樣有可能會給用多個稱重傳感器并聯(lián)工作的電子衡器帶來不能接受的偏載誤差。電子

衡器業(yè)內(nèi)周知偏載測試合格與否，是電子衡器能否通過檢定，正常使用的關(guān)鍵一項。因此分析稱重傳感器并聯(lián)組秤時偏載調(diào)試的原理，減小偏載誤差，探討有效合理的調(diào)試方法十分必要。

二、稱重傳感器并聯(lián)電路簡析

1、一個稱重傳感器的電路稱重傳感器是在彈性體上按照一定的規(guī)律粘貼電阻應變片且接成電橋電路形式。為使多項技術(shù)參數(shù)達到要求，還需逐個進行電路補償與調(diào)整，加一些補償電阻。

R1、R2、R3、R4 電阻應變片 RZT 零點輸出溫度補償電阻

Ri 輸入阻抗補償電阻 RZ 零點輸出補償電阻

RL 線性補償電阻 RO 輸出阻抗補償電阻

RS 靈敏度補償電阻 RST 靈敏度溫度補償電阻

根據(jù)戴維定理，一只稱重傳感器的電路可以等效為一個電壓源和與其輸出阻抗串聯(lián)

的電路e是稱重傳感器受載后產(chǎn)生的電壓信號，其大小正比于稱重傳感器的靈敏度系數(shù)K

和重量W的大小。RO是稱重傳感器的輸出阻抗。如果在稱重傳感器輸出端并接一個可調(diào)

電位器RW加以調(diào)整，則可使多個稱重傳感器的輸出電壓相等，即U01=U02=U0n。目前應用最多的偏載誤差調(diào)整方法就是基于此原理。

2、多個稱重傳感器并聯(lián)的電路

多個稱重傳感器并聯(lián)連接電路。多個稱重傳感器的輸入端并聯(lián)，由稱重儀表里的直流穩(wěn)壓電源供電作為橋壓，輸出端也并聯(lián)，輸出信號電壓至稱重儀表。

n只稱重傳感器并聯(lián)輸出的等效電路。ei為第i個稱重傳感器輸出端開路的輸出電壓。R0i為第i個稱重傳感器在電壓源短路的輸出電阻。e為n個稱重傳感器并聯(lián)后的總的輸出電壓。

由上式可以看出，對于用n個稱重傳感器并聯(lián)組成的電子衡器，Σ=niiR101必然是一個

確定的常數(shù)，它不會給電子衡器造成偏載誤差。而Ki和R0i的分散性卻會直接影響e和w

成正比的關(guān)系。也就是說，只有當多個稱重傳感器的靈敏度系數(shù)Ki和輸出阻抗R0i都相等，

或者它們的比值iiRK0相等時，才能保證同一載荷W在電子衡器臺面不同的位置上，顯示

值一致，即無偏載誤差。顯然多個稱重傳感器并聯(lián)組秤所必須具備的條件是各稱重傳感

器的iiRK0比值一致。但由于大批量生產(chǎn)制造出來的同一系列同規(guī)格稱重傳感器的靈敏度

系數(shù)和輸出阻抗存在一定離散性是不可避免的，加之土建施工、機械安裝因素，所以多

個稱重傳感器并聯(lián)組秤都需要設置接線調(diào)整盒來解決偏載誤差問題。

三、實用的調(diào)整電路

稱重傳感器并聯(lián)組秤時，常用的偏載誤差調(diào)整的方式。眾所周知，稱重傳感器生產(chǎn)制造時對各種技術(shù)參數(shù)的補償修正都是對稱調(diào)整實施的。例如靈敏度系數(shù)調(diào)整電阻就是以對稱形式連接在輸入端的兩邊。所謂電壓調(diào)節(jié)方式，實質(zhì)上是微調(diào)其靈敏度系數(shù)，故也應該以對稱形式出現(xiàn)在輸入端。

上世紀90年代金鐘公司生產(chǎn)的靜態(tài)電子軌道衡就是采用（a）方式，是在多個

稱重傳感器輸入端各串接一對精密電位器（RW=20Ω），對多個稱重傳感器得到的激勵

電壓作細微的調(diào)整，從而改變其靈敏度系數(shù)，以使各稱重傳感器的Ki/Roi比值趨于一致，

消除偏載誤差。

（b）為一進口稱重設備上接線盒中的電路。一是在多個稱重傳感器輸出端串

聯(lián)一對誤差小0.05%的精密電阻（2.5K～5K）。精密電阻阻值遠大于稱重傳感器的輸出

電阻，從而相對有效地減小稱重傳感器輸出電阻的離散程度。二是在輸入端兩邊對稱的

串接三個小阻值的精密電阻，每個電阻有短接焊點，供調(diào)整之用。實質(zhì)上是改變每個稱

重傳感器所得到的激勵電壓值的大小，微調(diào)其靈敏度系數(shù)，達到各稱重傳感器的Ki/Roi比

值一致。實際使用情況表明，這種調(diào)整方法相對比用電位器（a）的長期穩(wěn)定性

要好。上二種調(diào)整方式，在調(diào)試時要注意兩邊對稱調(diào)整。早期有些調(diào)整電路僅在輸入端

單邊串接一只精密電位器，易造成稱重傳感器中點電位的差異，對輸出零點和稱量精度

都會帶來影響，這是不提倡使用的。

（c）是多個稱重傳感器并聯(lián)組秤普遍采用的一種調(diào)整電路。電阻R是為了防

止電位器Rw短路而設，精密電阻Rg為隔離電阻，將各稱重傳感器經(jīng)調(diào)整后的電壓隔

離開來，稱重傳感器輸出電壓經(jīng)過各自的隔離電阻，并聯(lián)起來送至稱重儀表。顯然，通

過改變Rw可以使各個稱重傳感器輸出電壓趨于一致，加之隔離電阻也能起到減小稱重

傳感器輸出電阻離散程度的作用，這樣有效的消除了偏載誤差。實際使用時的接線、（未畫出TVS管）。此法我們最早見于上世紀80年代中托利多公司生產(chǎn)的電子汽車衡中，后被大家接受，廣泛使用。

可以明顯的看出來，和近來有些文章中所給出的電流調(diào)節(jié)方式的電路（《衡器》2010

年5期26頁相比，雖然電路參數(shù)相同，但其作用效果大不一樣。在不考慮其他并

聯(lián)稱重傳感器的影響情況下，畫出二種等效電路，以輸出電阻RO=700Ω的稱重傳感器為

例，調(diào)節(jié)范圍為：-0.3%～-6.5%，調(diào)整量為6.2%。《衡器》2010年5期第26頁的等效電路調(diào)節(jié)范圍為：-2.6%～-36.3%，調(diào)整量為33.7%。近年來國產(chǎn)稱重傳感器質(zhì)量普遍提高，尤其是幾個大廠的，完全滿足并聯(lián)組秤的要求。

不知設計如此之大的調(diào)整量有何用？且一開始會造成稱重傳感器輸出信號電壓衰減近3％，真令人難以理解。主要是隔離電阻起不到隔離電阻應有的作用。開始我們臆斷，可能是作者粗心把隔離電阻的位置畫錯了，或者是印刷有誤。然而我們在先后不同的三篇文章（中國計量2009-5-91頁，計量技術(shù)2009-12-58頁，衡器2010-5-26頁）中都看到是同樣的表述，不知作者是否實際使用過這種調(diào)整方式，我們推測，如不是特例。

四、實際調(diào)試時應注意事項

1、選配稱重傳感器

因為多個稱重傳感器的iiRK0比值相等是并聯(lián)組秤的必備條件，所以要有意識的盡量

選擇靈敏度系數(shù)Ki和輸出電阻Ro的數(shù)值接近一致的稱重傳感器作為一組，供并聯(lián)組秤

用。不要依賴有調(diào)整電路，隨意地取幾個進行組合，這樣有可能會給偏載調(diào)試帶來麻煩。

2、檢查稱重傳感器受力情況

在實際調(diào)試時，當發(fā)現(xiàn)偏載誤差較大時，應首先檢查和排除因基礎(chǔ)施工和機械傳力

機構(gòu)安裝不當所造成的故障。比如固定稱重傳感器的承重底板的水平和高差是否達到設

計標準要求，各稱重傳感器受力是否正確，找出產(chǎn)生偏載誤差的真正原因，不要輕率地

就進行調(diào)整，因為一般調(diào)整電路的可調(diào)范圍不大，這樣往往會無功而返，即使能夠調(diào)好

也會留有隱患，尤其是對于新安裝的秤。

3、接線盒與稱重傳感器匹配的確認

要檢查一下接線盒內(nèi)的調(diào)整電路是否與稱重傳感器的輸出電阻相匹配。接線盒（圖

六C）是批量生產(chǎn)的通用標準配件，供輸出電阻為350Ω～1000Ω的多種稱重傳感器并

聯(lián)組秤時，偏載調(diào)試用。但對于輸出電阻為4KΩ的稱重傳感器就不適合了，需重新配

置調(diào)整電路中的電阻。另外，接線盒中的多個電位器在調(diào)試前，應注意檢查是否處于中

間位置，以便可以向兩個方向調(diào)整。首先用約等于（Max/N-1）值的穩(wěn)定載荷把N個承

重點檢測一遍，記錄下N個數(shù)據(jù)，然后依照“少數(shù)服從多數(shù)，向中間值靠攏”的原則進行

調(diào)試，這樣可使N個數(shù)據(jù)盡快趨于一致，順利完成偏載誤差的調(diào)試檢定工作。

五、結(jié)束語

電子衡器的偏載測試是檢定工作中至關(guān)重要的一項，在實際操作中，從業(yè)人員能對

偏載誤差產(chǎn)生的原因作出正確的判斷，明確調(diào)整的原理，掌握行之有效的調(diào)整方法是十

分必要的。