浅谈重钢地磅的防作弊措施

介绍了地磅在称重计量中可能发生的各种作弊方法，包括利用模拟传感器暗接装置进行遥控作弊、利用车辆停靠位置来作弊、计量人员作弊。针对各种作弊手段，重钢公司在使用地磅进行称重计量时,采用了技术、管理等行之有效的方法进行了预防,包括无人值守远程集中计量、保护好称重传感器信号线、采用数字传感器、红外光幕检测、摄像监控系统等,加强了地磅的维护、计量管理,保证了公司的经济利益。

引言

地磅相比轨道衡、船舶检尺、皮带秤的计量,精度更高，结算更方便,且便于维护，因此地磅被广泛应用于煤炭、冶金等行业，是各企业进行物资采购、产品外销时对其进行称重的计量设备。但在计量中为了利益经常有各种各样的作弊行为发生，如合金、钢材等物资价值比较高，许多非法之徒铤而走险,在地磅计量中采用各种各样的手段进行作弊，给许多企业带来较大的经济损失,甚至引起严重的经济纠纷。为此，重钢在地磅计量的各个环节中采取了相应的措施，防止作弊事件的发生，保护公司财产、利益。

1.地磅的作弊现象

地磅的作弊现象层出不穷，有客户人员作弊、司机或司机与计量人员内外勾结共同作弊、利用遥控装置作弊、利用车辆停靠位置作弊等。

1.1利用模拟传感器暗接装置进行遥控作弊

作弊人员寻找使用模拟传感器的地磅,在其中一只称重传感器上安装遥控接收装置。在正常计量过程中，该装置不影响地磅的正常使用，当作弊人员的计量车辆上秤后，其在离秤几十米（或车辆内）的位置利用遥控器进行遥控,其根据实际运载物料情况可随意增加或减少 该车辆在称重仪表上显示的重量值，该作弊方法可在几百公斤到几吨的范围内调节作弊重量，行为隐蔽,不易被发觉。

1.2利用车辆停靠位置作弊

司机故意不将车辆完全开上秤台，减轻计量车辆的重量；或者将汽车擦靠在秤台周围其它设备或路基上，造成车辆重量偏重或者偏轻。利用车辆的停靠位置不同来进行作弊是司机较为常用的作弊方法。

1.3计量人员作弊

计量人员是地磅称重计量的人员，由于管理方面等各种原因，易出现计量人员在称重计量的操作过程中进行作弊的现象。

2.地磅的防作弊方法

根据地磅各种各样的作弊形式，重钢为了维护公司自身的正当利益，采用以下各种相对应的办法防止针对地磅计量的作弊行为。

2.1无人值守远程集中计量

公司共有10台地磅,较为分散的分布在厂区的各个区域，每个计量点若由计量人员值守计量，一个方面需要大量计量人员，增加了管理成本,另一方面给计量管理工作带来较大的困难。为了加强计量管理工作，防止计量人员作弊，公司开发了一套无人值守远程集中计量系统，实现远程集中计量,将计量人员全部集中在计量中心，保证现场计量室无人，避免计量人员与司机或客户直接接触,防止作弊。

2.2保护好称重传感器信号线

尽量保证传感器信号线全部穿管，避免裸露在外。保证传感器信号线接头处的铅封完好，避免作弊人员利用接头处安装遥控接收装置进行作弊。

2.3采用数字传感器

数字传感器技术已经非常成熟,数字传感器 在地磅、轨道衡等领域的应用比较广泛,且数字 信号的传递是根据不同厂家规定的不同通信协议 进行的,作弊人员对其通信协议的破译非常困难，像针对模拟传感器那样安装遥控接收装置而进行遥控作弊的可能性非常小。数字传感器在秤的检定、抗干扰等方面有较大的优势。因此重钢对所有地磅都使用数字传感器，更换了原先使用的模拟传感器，在维护及防作弊上取得了显著的效果。

2.4红外光幕检测

地磅红外光幕检测仪防防作弊应用示意如图1所示。

每台地磅安装两对红外光幕，分别安装在秤体的前端与后端（汽车上秤后的前后方向），对计量车辆进行上秤是否到位检测。若有轮胎压在地磅引道上车辆不能完全上秤，其对红外光幕形成遮挡，此时计量系统检测到光幕被挡，无法计量。计量人员可通过语音对讲系统与司机进行交流,告知其具体情况,使其将车辆完全 驶上秤,保证计量的准确性。

2.5摄像监控系统

摄像监控系统主要由摄像机、监视器、录像机等组成,摄像机安装在小票窗口、地磅的两端及其上方，分别监视计量车辆车号是否与小票号相对应、汽车在秤体上的前后两端是否有压边、靠边等情况。计量人员可以从计量软件界面上方便地进行观察，可以在监视器上任意放大每个监控画面。保存计量数据时，计量数据与监控画面一一对应,以备后查。

3.结束语

针对各种作弊手段,重钢公司采用了技术、管理等行之有效的方法进行了预防，加强地磅的维护、计量管理，提高计量人员的素质，从而杜绝公司内地磅使用中的出现各种作弊行为，不予不法分子可乘之机，保证公司的经济利益,提升公司地磅计量管理的形象。

电子地磅的日常维护事项及典型故障

电子地磅凭借称重计量快速、方便、简单、称重显示直观、性能可靠稳定、功能丰富、计量信号能够远距离传输等优点，现今已在化工、冶金、物流、煤炭等领域得到广泛应用，能够为进出口结算及现场过程控制提供准确、可靠、全面性依据。本文着眼于应用在生产一线过程控制的电子地磅，首先简要分析了电子地磅的基本构造及内在工作原理，探讨了电子地磅的维护与检查方法即故障判断方法，最后举一典型案例加以分析。

0 .引言

电子地磅是用于生产过程控制的关键计量设备，能够为企业的质量管理提供可靠、全面、准确的参与数据和依据。对于其称重系统而言，有着诸多内在优点，如计量信号能远距离传输、功能完善、方便、计量简单、性能稳定可靠等。但由于部分行业在实际使用电子衡器时，存在操作人员操作不当，缺乏有效维护与保养，称重频繁，使用环境复杂、恶劣等状况，因此，故障频发。本文以电子地磅的工作原理与构造为基本着眼点，结合笔者多年从业生产经验，探讨电子地磅日常维护所需注意事项，并举例论述。

1.电子地磅称重系统基本构成及工作原理

1.1 称重系统基本构成

电子地磅主要有三部分构成，即称重传感器、显示仪表及称量秤体。其中称量秤体乃为转换元件与被称物体间力的机械传导系统，而对于传力机构与秤台而言，则把所称物体的重量信息，向称重传感器准确传送。称重传感器在基础与秤台间，把被称物体的重量向毫伏电信号转换，然后通过终端接线盒信号电缆，向称重显示仪表输出。通过处理之后的仪表，便会直接显示出来，或者是传送至计算机，由其显示物体的重量信息。

1.2 称重系统工作原理

当将被称物体放置于秤台上，此时被称物体的重量便会经秤体，向称重传感器传递，称重传感器会把重量信息向毫伏电信号转换。此信号通过前置放大、A/D 转换及滤波之后所得到的信号便会由微处理器来处理，完成处理后，数字显示部位便会将称重值直接显示出来。

2.电子地磅的基本维护与检查

在实际生产过程控制过程中，往往要求电子地磅可靠性高、稳定且迅速，但由于频繁的大重量称重、生产节奏快，还可能存在颗粒物、高温、震动等状况，容易出现电子地磅使用不当的情况。所以，在进行日常性的检修与保养时，需注意如下事项。

2.1 常用的检查方法

（1）检查秤台，查看其晃动是否灵活，限位与秤体间的缝隙内是否存在诸如石子、铁块及矿石等异物，有无顶住秤体，如若存在此种情况，便会造成重量无法全部加载至传感器。如果条件允许，可定期或不定期的用压缩空气对整个秤体进行吹扫，或直接用水枪冲洗.

（2）注重衡器的防水、防尘处理，对于现场用到的地上衡，可以将橡胶板铺于秤台的表面，稍微大于秤台便可，对于灰尘堆积具有有效的延缓作用。如若电子衡器有基础坑，需要强化防积灰、防积水的各项措施，在基础坑内，需要设置必要的排水沟槽，另外，还需标配抽水机，如若出现高强度且连续性降雨，需要强化巡检工作，另做好及时排水工作，防止由于接线盒进水而出现短路状况，需保障基坑始终处于干燥状态，保持仪表的正常、准确适用。

（3）强化电子地磅信号相关线路的日常性维护，尽可能简化不必要线路，提升整体可靠性，缩短或减少检修时间。相关线路应尽量远离明火与高温，尽可能缩小毫伏信号相应传输距离，在选择终端接线盒时，应选用具有较高密封性的，尽量在室内布设称重显示仪表，这样一来，有助于因明火、水、灰尘所造成的二次仪表烧毁、短路等故障的大幅减少.

2.2 常用的检修方法

（1）肉眼观察法。就秤台底面及四周是否存在杂物进行检查，检查是否有合格的限位空隙，检查各电缆线是否存在破损情况，查看仪表元器件有无损伤、接线盒是否受潮等。案例：港口汽车衡出现较大数据波动、称量不准确的问题。经细致检查得知，秤台的一端与基础的中间位置处，受到矿石块的严重挤压，整个秤台已被完全卡死，并且防尘胶皮出现严重的错位，秤台的下方位置处同样被长期使用中掉落的杂物所堆积，而出现严重的堵塞。至此，需要彻底清除杂物，用水枪将杂物清除干净，且恢复橡胶垫，当用重车试压不存在重复性问题后，恢复使用。

（2）仪表测量法。运用 4 位半万用表电压档，对仪表工作电源正常与否以及桥压电源是否正常进行测量，对各传感器输出信号是否出现过大偏差进行检查，另外，还需检查传感器是否持续输出稳定的信号等。此外，还需运用电阻档对电缆是否存在断路、短路，传感器阻值正常与否进行检查。

（3）备件替代法。如若采用简便检测方法无法将故障部件准确判断出来时，可以用好的备件将可疑器件替换掉，以此来查看故障是否被排除，从中确定故障位置及器件。需要注意的是，在对某些故障进行判断时，可以采用传感器模拟器，用以替换传感器输出信号，经仪表显示正常与否，来对传感器故障或仪表故障进行判定。

（4）干扰源排除法。针对那些无法确定故障具体部位的电子衡器，在对生产、经营不造成较大影响的状况下，将称量系统与其他用电器之间的连接断开，以此来查看称量系统能否恢复正常工作。例如：夏天时节，混凝土料斗秤便会显示出漂移情况，在零位时，数十公斤递增，经过多次测试，无法准确检测出故障的具体位置，此时，可采取将某只传感器与接线盒接线轮流断开的方式来检测，从中查知一个传感器的温度存在严重的蠕变，将此传感器更换之后，可正常使用。

3.故障判断方法

3.1 仪表好坏的判断方法

如若怀疑仪表出现故障，可采用如下方法进行判断。其一，运用模拟器与仪表连接，对示值的变化情况进行观察，比如有无显示，是否存在漂移等，如若示值维持稳定，则表明仪表无故障。其二，换上备用主存贮芯片，向新的主存贮芯片输入原参数，运用相同的方法，对示值的变化情况进行观察，以此对仪表是否存有故障进行判断。

3.2 传感器好坏的判断方法

首先对传感器的外观进行细致观察，比如密封盖脱落与否，外壳是否存在明显损坏，基座断裂与否等。其次需要对传感器的导线是否存在搭线、破损及断裂等情况进行检查。对传感器电阻值进行测量，如若得知电阻值不正常，需及时更换；对传感器毫伏信号进行测量，若几只传感器间有着比较打的毫伏信号偏差，需要对角差进行调整，通过调整之后，如若故障仍然没有被排除掉，那么需要激励更换传感器。把秤的传感器逐只、单个脱开，另对示值的相应变化情况进行细致观察。比如原来显示有漂移情况，现在示值却比较稳定，则表明被脱开的传感器已损坏。测定电阻值：测量 ±Si 间的阻值（±5 左右），测量 ±EX 间的阻值（同上），对于传感器相应电阻值而言，其以现实使用的传感器标称电阻值为基准。测电压值：对单个传感器 ±Si 间的电压值进行测量，通常值为 0mV~25mV，空秤通常为 0mV~5mV。几个传感器在毫伏信号上应有较接近的大小值，而对于二次仪表相应伏信号接收值而言，则需要以现实使用的仪表为准。测定传感器的绝缘性能：在现场，可把数字万能表临时性安置在 20M 档上，将表棒的一头与屏蔽线或外壳连接，另外一头则连接于 {±EXC，±SI} 中任一根上，若万用表此时的数值显示为 1，则表明拥有无穷大的绝缘电阻，传感器无故障，反之，则存在故障。

3.3 秤台故障分析

（1）首先将机械故障排除掉。对秤体外观是否存在物理形变进行细致观察，查看连接件的连接状态，有无卡滞情况，观察限位是否正常。

（2）对接线盒进行检查，查看其接触是否良好，有无水汽侵入，若侵入有水汽，则需用电吹风理解吹干，且将接线端子固定。若故障仍然存在，那么需要将接线盒脱开，以做深入排查。

（3）检查接线是否存在短路情况。于接线盒内，运用万能表对屏蔽线的电阻及其它线路的电阻值进行测量，查看是否存在短路状况，若真存在短路，需要立即更换原有电缆，若不存在故障，则需依据如下步骤继续找寻：首先，于接线盒内，运用万能表对激励电源负（E-）与激励电源正（E+）之间的电阻值进行检查，对于其阻值而言，约为标称阻值与传感器个数的除值。其次，将传感器逐一断开，运用上述方法，对正负输出端之间的阻值进行测量，或对正负激励端的阻值进行测量，观察其是否符合于标称阻值，以此将损坏的传感器找出来。最后，于空秤状态下，对几个传感器相应输出信号进行测量，若得知传感器输出值存在过小或过大状况，需及时对角差进行调整，完成调整后，把重物放于秤台上，对几个传感器的输出信号进行再次测量，若查知某个传感器输出值过小或过大，则提示此处的传感器存在故障或问题，需及时排查与更换。

4.典型故障案例分析

某月，一台用于建材行业的 120t 电子汽车衡在正常使用 30min 后发生故障，在开动重载罐车时，数据存在大约 5t 的波动，但出于竞争状态时，数据稳定、准确，至此，业主与货主均不放心。邀请技术人员达到现场后，把称重仪表与另一台处于正常使用状态的汽车衡接入，数据正常，将称重仪表故障排除。对秤体外观予以目测，良好、完整，秤体新，各限位与连接件均正常。将终端接线盒拆开，对 10 个传感器电阻值进行测量，得知 1 个感器桥压正接地，排查线路得知，此传感器的线路下垂过长，且被磨损（装载机开动），因此，在震动时，时通时断而导致波动，将线路恢复之后，拥有良好的吊砝码标定。将砝码吊起时，发现在空秤状态下仪表数值为 2050kg，怀疑故障源可能是仪表，但将另一台小车衡的信号接入后，仪表显示正常，所以，秤体可能存在问题。对秤体的外观进行检查，良好，传感器安装牢固，连接件连接正常，仪表输出桥压正常，传感器能正常输出信号。经在线维修，于车下秤时，发现一个传感器位置发生转动，传感器的出线端向内，然后与载重状态下，对传感器进行检查，得知端传感器存在松动，运用扭力扳手将螺丝锁死，然后对角差进行调整，恢复使用。

5.结语

造成电子地磅故障的因素较多，有着复杂的故障现象，有时还会同时出现多个故障现象，因此，需逐一进行排查。在处理故障过程中，需对故障原因进行细致分析，只有如此，方能快速、准确的排除故障。

电子汽车衡传感器的选用原则与标定

传感器技术已经渗透到人类的生产、生活的各个领域。本文详细介绍了传感器选用的原则以及传感器的动态、静态的标定方法。

一、引言

在国家标准GB/T 7665- 2005《传感器通用术语》中，传感器的定义为“能感受规定的测量并 按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置， 通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件 是指传感器中能直接感受或相应被测的部分；转 换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被 测量转换成适于传输或测量的电信号部分”。由定 义可知，传感器是一种能把特定的被测量信息按 一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置， 以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。传感器技术因为与测量科学、现代电子技术、生物技术、材料科学、光电技术、精密机械技术、微细加工技术、信息处理技术以及计算机技术相互交叉渗透而成为一门高度综合性、知识密集型的学科。而称重传感器，作为国家重点管理计量器具，也已广泛应用于各类电子衡器。

由于传感器的型号、品种繁多，即使是测量同一对象，可选用的传感器也较多。如何根据测试目的和实际条件正确合理地选用传感器，是一个需要认真考虑的问题。

二、传感器选用原则

选择传感器所应考虑的项目各种各样，但未必要满足所有项目要求。应根据传感器实际使用目的、指标、环境条件和成本，从不同的侧重点，优先考虑几个重要的条件即可。选择的标准主要考虑以下因素：传感器的性能、传感器的可用性、能量消耗、成本、环境条件及购置有关的项目等。

（一）测量方式选择

传感器在实际条件下的工作方式，是选择传感器时应该考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏测量、在线与非在线测量等，条件不同，对测量方式的要求也不同。在机械系统中，对运动部件的被测参数，往往采用非接触测量方式。因为对运动部件采用接触测量时，有许多实际困难，诸如测量头的磨损、接触状态的变动、信号的采集等问题，都不易妥善解决，容易造成测量误差。这种情况下采用电容式、涡流式、光电式等非接触式传感器很方便，若选用电阻应变片，则需配以遥测应变仪。在某些条件下，可以运用试件进行模拟实验，这时可进行破坏性检验。然而有时无法用试件模拟，因被测对象本身就是产品或构建，这时宜采用非破坏性检验方法。例如，涡流探伤、超声波探伤检测等。非破坏性检验可以直接获得经济效益，因此应尽可能选用非破坏性检测方法。

在线测试是与实际情况保持一致的测试方法。特别是对自动化过程的控制与检测系统，往往要求信号真实与可靠，必须在现场条件下才能达到检测要求。实现在线检测比较困难，对传感器与测试系统都有一定的特殊要求。例如，在加工过程中，实现表面粗糙度的检测，以往的光切法、干涉法、接触法等都无法运用，取而代之的是激光、光纤或图像检测法。研制在线检测的新型传感器，也是当前测试技术发展的一个方面。

（二）传感器性能指标选择

在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。主要性能指标包括传感器灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性及精确度等。

（1）灵敏度

一般来说，传感器灵敏度越高越好。因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大输出。但是，在确定灵敏度时，要考虑以下几点。

1）当传感器的灵敏度很高时，那些与被测信号无关的外界噪声也会同时被检测到，并通过传感器输出，从而干扰被测信号。因此，为了既能使传感器检测到有用的微小信号，又能使噪声干扰小，就要求传感器的信躁比越大越好，也就是说，要求传感器本身的噪声小，而且不易从外界引进干扰噪声。

2）与灵敏度紧密相关的是量程范围。当传感器的线性工作范围一定时，传感器的灵敏度越高， 干扰噪声越大，则难以保证传感器的输入在线性区域内工作。简而言之，过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。

3）当被测量是一个向量，并且是_个单向量时，就要求传感器单向灵敏度越高越好，而横向灵敏度越小越好，如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

（2）响应特性

传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保证不失真的测量条件。此外，实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，只是希望延迟的时间越短越好。一般物性型传感器如利用光电效应、压电效应等传感韓响应时间短，工作频率宽；而结构型传感器，如电感、电容、磁电等传感器，由于受到结构特性的影响和机械系统惯性质量的限制，其固有频率低，工作频率范围窄。

（3）线性范围

任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成正比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。

然而，对任何传感器，保证其绝对工作在线性区域内是不容易的。在某些情况下，在许可限度内，也可以取其近似线性区域。例如，变间隙型的电容、电感式传感器，其工作区均选在初始间隙附近，而且必须考虑被测量变化范围，令其非线性误差在允许限度以内。

（4）稳定性

稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。 影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

为了保证稳定性，在选择传感器时，一般应注意两个问题。其根据环境条件选择传感器。例如，选择电阻应变式传感器时，应考虑到湿度会影响其绝缘性，湿度会产生零漂，长期使用会产生蠕变现象等。又如，对变极距型电容式传感器，因环境湿度的影响或油剂浸入间隙时，会改变电容器的介质。光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变感光性质。其二，要创造或保持一个良好的环境，在要求传感器长期工作而不需经常更换或校准的情况下，应对传感器的稳定性有严格的要求。

（5）精确度

传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。如前所述，传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反应被测量，对整个测试系统具有直接的影响。然而，在实际中也并非要求传感器的精确度愈高愈好，这还需要考虑到测量目的，同时还需要考虑到经济性。因为传感器的精度越高，其价格就越昂贵，所以应从实际出发来选择传感器。在选择时首先应了解测试目的，判断是定性分析还是定量分析。如果是相对比较性的实验研究，只需获得相对比较值即可，那么应要求传感器的重复精度高，而不要求测试的绝对量值准确。但在某些情况下，要求传感器的精确度愈高愈好。例如，对现代超精密切削机床，测量其运动部件的定位精度，主轴的回转运动误差、振动及热形变等时，往往要求他们的测量精确度在0.1m~0.01m范围内，欲测得这样的精确量值，必须有高精确度的传感器。

（6）互换性

互换性是指传感器性能的一致性。值得指出的是，大多数传感器的性能一致性不理想，在修理或调换时要特别注意。

传感器使用一段时间后，会出现所谓的老化现象，性能有所变化；或者即便无输入信号或输入信号不变，传感器的输出也会有某些变化，这都影响传感器的可靠性、稳定性；故要定期对其进行检验。

除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应尽可能兼顾结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。

三、传感器的标定与校准

㈠标定与校准的概念

标定是在明确传感器的输入与输出变换关系的前提下，利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标定。新研制或生产的传感器都需要进行全面的技术检定。而校准是指在使用中或存储后进行的性能复测。㈠般标定与校准的本质相同。

传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等；动态标定的目的是确定传感器动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等.

有时根据需要还要对横向灵敏度、温度响应、环境影响等进行标定。

（二）传感器标定方法

利用标准仪器产生已知非电量洳标准力、压力、位移作为输入量，输入到待标定传感器中，然后将传感器的输出量与输入标准量作比较，获得㈠系列标准数据或曲线。有时输入的标准量是利用标准传感器检测得到，这时的标定实质上是进行待标定传感器与标准传感器之间的比较。

标定在传感器制造时当然已进行，但在使用中还要定期进行，传感器的标定是传感器制造与应用中必不可少的工作。

传感器标定系统的㈠般组成：

（1）被测量的标准发生器，如恒温源、测力机等。

（2）被测量的标准测试系统，如标准压力传感器、标准力传感器、标准温度计等。

（3）待标定传感器所配接的信号调节器、显示器和记录器等，其精度是已知的。

为保证各种量值的准确㈠致，标定应按计量部门规定的检定规程和管理办法进行。

（三）传感器的静态标定传感器的静态特性要在静态标准条件下标定。

（1）静态标定的目的

静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。标定的关键是由试验找到传感器输入-输出实际特性曲线。

（2）静态标准条件

静态标准条件没有加速度、振动、冲击蜍非这些参数本身就是被测麕及环境温度影响， ㈠般为室温&0°C± 5。0、相对湿度不大于85%, 大气压力 d01 308± 7 998 Pa。

标定传感器的静态特性，首先是创造㈠个静态标准条件，其次是选择与被标定传感器的精度要求相适应的㈠定等级的标定用的仪器设备，然后才能对传感器进行静态特性标定。

（3）标定步骤

1）将传感器全程量铡量范围分为若干等间距点。

2）根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点地输入标准量值，并记录各输入值相对应的输入值。

3）将输入值由大到小逐渐减少，同时记录与各输入值相对应的输出值。

4）按2，3所述过程，对传感器进行正、反行程往复多次测试，将得到的输出——输入测试数据用表格列出或画成曲线。

5）对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。

（四）传感器的动态标定

（1）动态标定的目的

动态标定的目的是确定传感器的动态性能指标，即通过线性工作范围佣同一频率不同幅值的正弦信号输入传感器，测量其输出）、频率响应函数、幅频特性和相频特性曲线、阶跃响应曲线来确定传感器的频率响应范围、幅值误差和相位误差、时间常数、固有频率等。

（2）动态标定的方法

传感器种类繁多，动态标定方法各异。下面介绍几种常用的动态标定方法。

1）冲击响应法。具有所需设备少、操作简便、力值调整及波形控制方便的特点，因此被广泛采用。

例如对力传感器的动态标定。落锤式冲击台根据重物自由下落，冲击砧子所产生的冲击力为标准动态力而制成。提升机构将质量为m的重锤提升到一定高度后释放，重锤落下，撞击安装在砧子上的被校传感器，其冲击加速度由固定在重锤上的标准加速度计测出。因此，被标定传感器所受的冲击力为ma，改变重锤下落高度，可得到不同冲击加速度，即不同冲击力。通过一个测试系统测量传感器的输出信号，与输入传感器的标准信号进行比较，可得传感器的各项动态性能指标。

为提高校准精度，一般采用测速精度很高的多普勒测速系统，测定落锤的速度，并经微分电路变换成加速度信号输出，由此测定力传感器的输入信号。

2）频率响应法。频响法较直观、精度较高，但需要性能优良的参考传感器，非电量正弦发生器的工作频率有限，实验时间长。例如测力仪的标定。

3）激振法。通过激振器或振动台对测力仪的刀尖部位施加不同频率（不同幅值的激振力，求得输出与输入对应关系。

在测力刀杆威工作台下方紧压一压电传 感器。力作用在刀尖上时，传感器也相应地感受到一定大小的力并将力信号转化成电荷信号输出，经电荷放大器将电荷信号转换成电压信号并放大，通过仪器显示并记录。

4）阶跃响应法。当传感器受到阶跃压力信号作用，测得其响应，用基于机理分析的估计方法或实验建模方法求出传感器的频率特性、特征参数和性能指标。

电子汽车衡+物联网的探讨

从国家产业政策、技术发展、物联网给衡器企业和用户带来价值等视角探讨衡器+物联网，而不考虑物联网产品所选择的开发模式，结果可能是衡器生产厂家得到物联网但却失去整个市场，或者衡器生产厂家不再是优胜劣汰而是劣币驱除良币和被迫委身依附。上游龙头应从行业生态和发展的角度看待衡器+物联网，将物联网的最高权限交给衡器生产厂家，坚持分工合作模式，用正物联网技术，不介入衡器生产和销售领域，而这正是耀华物联网的发展定位和战略选择。
一、当前论述地磅物联网的主要两个视角
1. 从国家产业政策背景的视角论述衡器+物联网
以此视角阐述衡器+物联网的观点，更多的是基于国家产业政策的背景和相关联企业的大力推动和宣传，从而引发传统企业思考“要+物联网”，衡器行业自然也不例外。
就国家产业政策层面，近年来相关部门陆续出台了系列政策和激励措施：如国务院2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，标志物联网正式列入国家发展战略；2016年政府工作报告也再次明确“十三五”期间要促进大数据、云计算、物联网广泛应用。工信部2011年出台《国家“十二五”规划纲要》，将物联网作为战略新兴产业纳入国家发展战略；2012年出台《无锡国家传感网创新示范区发展规划纲要(2012―2020年)》，以加大对物联网产业示范基地的财政支持力度和税收扶持政策。发改委则联合相关部门于2013年、2014年出台《物联网发展专项行动计划(2013-2015)》和《关于印发10个物联网发展专项行动计划的通知》，以推动物联网产业有序健康发展等等。
企业层面更多的是纯物联网巨头BAT加快和加大了对传统产业的渗透，如美发、教育、医疗、零售等人们日常司空见惯的行业，也使得O2O一时成为各资本大佬投资热门；再加上小米手机横空出世和奇虎360上市纽约，物联网思维开始盛行。雷布斯“专注、极致、口碑、快”七字真经和红衣大炮“痛点、高频、刚需”六字秘诀，则被封为圭臬，口口相传。
由此可见，从产业背景下思考“要+物联网”，但并未回答“如何、为什么要+物联网”，更未清晰地阐述“+物联网后究竟创造了何种价值？这种价值是为消费者还是供给者、是对行业还是社会？有多少人愿意买单和持续买单等”。没有清晰的商业逻辑和模式，盲目对接，结果很可能就是阵亡。所以我们一方面可看到很多O2O公司虽喧嚣一时，但已销声匿迹；曾获“中国连锁、软件百强”称号的一丁集团，企图用物联网改变零售业态，超前布局新业态，则因盲目扩张于2015年年末破产；而另一方面亚马逊体验店又将零售业带回实体店而非网店，雷布斯的小米也被从不提物联网思维的华为超越，被坚信实体店和渠道营销等所谓传统思维模式的OPPO、VIVO大幅度赶超。
2. 从地磅+物联网带来价值的视角论述衡器+物联网
将物联网技术运用到汽车衡领域，确实能带来一定的价值。
衡器生产厂家可将带物联网功能的仪表，配上传感器和秤体，作为一种差异化或高端的地磅销售，为企业增加利润；也可及时了解、动态把握终端地磅的使用状态、称重过程，有利提供快速的售后服务，确保售后安全，并为汽车衡和配件可能产生的质量纠纷提供数据支持；对于标配物联网功能的衡器生产厂家，还可方便提供有关汽车衡业务、区域、价格、服务等全方位数据管理和客户关系维护。
使用带物联网功能的地磅终端用户则可增加用户体验，可随时随地知晓、查阅、统计不同时间段或时间点的各种类型的称重数据；可对称重现场各种异常现象及时管控，确保称重数据的真实性和称重过程的可控性；还可有利提升内部管理，减少人力配置，节约地磅的使用成本等等。当然对于汽车衡称重过程中的作弊违法，内外勾结人为造假等不良现象，物联网也有强化监控和预防等功效。
物联网还可解决一些特殊场景的地磅称重需求：比如跨区域、多网点或多台地磅称重，如何有效管理称重过程，确保称重过程的真实性、称重数据的准确性和及时性，物联网能以较低成本给予满足；又如以货车司机运输次数计费的基建场合，业主方需低成本地快速统计、快速通行增加运输效率，带物联网功能的地磅则可较经济地满足。同时，一些大型集团需流程无缝对接，减少人为操作和干预过程，以节约人力费用和确保称重真实，用物联网技术直接对接其内部管理系统和局域网，也是一个不错的经济选择。
但由此推断物联网是衡器发展的技术趋势，逻辑是否自洽则需商榷。因衡器+物联网并没改变衡器行业的本质，衡器是用来称重计量，需要的是称重数据的准确性、可靠性和稳定性，物联网带来的则是方便性和经济性。同时，凭此推断物联网要改变行业生态，洗牌行业，或宣称物联网可帮助衡器企业从制造向制造服务业转型，则更需用数据和逻辑证明其商业模式的可行性。
由此可见，上述两种视角并未基于数据和商业逻辑探讨衡器+物联网，更多的是基于企业自身需要和特定目的。这样的视角既不用关注行业自身的历史和现状，也不用去思考行业的未来发展，还可进一步模糊衡器+物联网在产品开发路径选择上的差别，简单地将+物联网给以神秘化和神化，实在有洗脑和忽悠之嫌。
二、从行业生态和行业发展的视角看待地磅+物联网
1. 中国衡器行业总体现状：大还不强、分工模式为主
大：主要是中国衡器行业经过几十年发展，已成世界衡器的重要组成部分且是世界衡器制造大国，上海国际衡器展览会也因中国衡器行业的地位成为世界上最专业、最大的衡器展览会。
不强：主要体现内资衡器企业产值上亿的数量不多，行业总体毛利率和净利润率不高，行业总体技术水准以及规模衡器企业的技术能力，与欧美发达国家的要求和国际领先企业都还有较大差距。
分工模式：是上下游各自分工、抱团发展，一体化厂家极少。
2. 中国衡器行业发展壮大内外部条件分析：改革开放带来的经济增长和世界衡器产业转移、中国衡器行业的分工合作模式
改革开放带来中国经济达近三十年的高速发展和世界第二大经济体的体量，是中国衡器行业发展壮大的重要外因和必要条件。因为拉动经济高速发展主要是依赖基础建设和房地产，而这些基建离不开衡器计量，故有巨大市场需求总量且能保持较高的需求增速。当然中国作为世界工厂和拥有世界上最多人口国家，相关农作物、畜牧业等贸易单位和个体户也需衡器计量，有利进一步提升衡器的需求总量。
世界衡器的产业转移和国内分工合作模式，则促进了行业高速发展。上世纪八十年代中国衡器还是机械秤为主，电子衡器是较先进的技术和产品，主要由日、韩、台、欧美等相对发达国家和地区掌握。但这些国家的衡器企业却面临了发展困境：一是各国经济体量有限，故衡器需求的总量有限。同时经济发展阶段已不再是投资拉动，故衡器需求的增速又有限。他们需寻找新的市场和需求，以解决企业发展和增长问题；二是人力成本也因经济发展呈现加速上升态势，进一步倒逼衡器产业需向成本更低的区域或国家转移。中国改革开放无疑为外资电子衡器产业转移的一个很好契机、突破口和产业转移方向。但当时中国衡器企业的技术、资金实力、品牌影响力等都非常弱小，无法直接参与竞争。而分工合作模式、各自用好自身的资源和优势无疑是最好选择：仪表、传感器、衡器生产销售，分工合作，抱团发展，共同参与竞争。正是这种模式促进了中国衡器企业的快速成长和中国衡器行业高速发展。
3. 从行业生态和行业发展视角看待汽车衡+物联网：中国衡器行业需要怎样+物联网。
大而不强，企业众多，需求增速不振，行业利润微薄，竞争加剧等是目前行业的现状，而地磅+物联网所带来的方便性、经济性、产品的差异性，则有利提升衡器生产厂家的利润水平和整个衡器行业的利润空间，因此衡器行业需要拥抱物联网。同时分工合作模式又是中国衡器行业的基本和主流业态或行业生态，故衡器+物联网的发展逻辑和物联网技术开发路径须基于行业这两个基本点才行。
就物联网技术开发路径而言，有两种选择模式和可能两种结果。
一种模式是利用物联网技术，美其名曰做大数据平台，提供服务推送，促进企业从制造向制造服务升级。这种模式的可能结果就是：众多衡器生产厂家得到了物联网，失去的却是整个市场；行业生态可能结果是某个上游企业的进步，但却是整个中国衡器行业的退步。
这种结果并不是衡器行业技术发展使然，也不是物联网技术本身应然，而是本应属于衡器生产厂家最重要和最有价值的资源：终端客户，因使用此类物联网产品而同时被上游厂家掌握，则上游厂家介入衡器生产和销售则仅是时机问题。即便暂不介入，也可将终端利润最丰厚部分留给自己，衡器厂家就像韭菜一样被割，再长再割。衡器厂家自身的利润将会更加微薄，更无能力提升自身的制造能力、服务水平和品牌影响力，从而被迫进一步委身依附，做好车间主任。
另一种模式是用正物联网技术，坚持“不做、不抢、不争” 即“不做衡器，不抢终端客户资源，不与衡器生产厂家争利”的原则，将物联网最高权限交给衡器生产厂家。这种模式的可能结果是：上下游企业能在坚持分工合作的模式下拥抱物联网，各自赚各自的钱，用好各自的资源优势，共同促进中国衡器行业从“大还不强”向“既大又强”的方向发展。
企业需优胜劣汰，行业才能健康发展。但对中国衡器行业来说，这种优胜劣汰应以分工模式为前提，而非要通过上游企业介入衡器生产和销售的整合方式完成。因为这种整合方式最可能的结果只是：上游只能拉拢那些在自然竞争过程中已处于不利竞争地位的企业，去打压那些发展态势良好或有独立发展愿望的衡器生产厂家，最后的结果不是优胜劣汰，而是劣币驱除良币。
由此可见，衡器上游不直接介入下游竞争，专注于仪表和传感器的技术进步，坚持分工合作、共同发展的模式，共享物联网技术和产品，用足用好各自优势，才是中国衡器行业+物联网正确选择，也是衡器上游企业选择物联网技术开发路径的基本出发点，更是中国衡器行业龙头基于行业发展和应承担行业责任看待衡器+物联网应有的视角，有且只有这样，才能用好、用正物联网技术，为企业、也为行业服务。
三、结论
中国衡器行业多几家或少几家既做仪表、又做传感器且生产和销售衡器的一体化厂家，对行业并无多少实质影响。但如没有仪表或传感器的专业配套厂家，则众多衡器生产厂家可能只好依赖自身资金实力和微薄利润自己开发，或投靠委身于一体化厂家获得配件。如此，众多衡器生产厂家的技术进步和能力提升则会显得更加艰辛。中国衡器行业经过几十年发展的“大还不强”局面，将有可能退化为“不大且不强”，而不是继续发展为“既大又强”。

动态地磅存在的问题及对策

在动态地磅发展成熟之前，通常以静态称量的方式获取车辆重量，尽管车辆静态称量的精度非常高，但车辆静态称量的效率是极其低下的。我国在车辆的动态称量中发展了独有的技术。

通过探讨动态地磅相关规程的技术规定，找到影响准确度等级的两个关键因素，一是引道质量，二是运行速度。若使动态地磅具有标称的准确度等级，需相关单位按照相关技术要求做进一步的尝试与研究。

一、常见的几种动态地磅

1.秤台式动态地磅

秤台式地磅的称重台面四角与基础之间由应变式力传感器连接，工作原理是通过称重台面将车轴重量传达到应变传感器，显示在称重仪表上，将车辆每一轴重量相加，继而得到车辆总重。在多年的使用过程中，针对秤台式地磅研究出了很多逃避通行费的方法，如跳秤、冲秤、走S形、贴边通过等方式。尽管性价比很高，但由于在防作弊方面存在的明显问题，秤台式地磅已不能完全满足高速公路计重收费的需求。

2.双秤台式动态地磅

双秤台式计重衡器就是其中的一个解决方案，其工作原理与秤台式相同，但宽度几乎是秤台式的两倍，这就有效解决了过秤车辆跳秤、走S形的问题，并且衡器计量性能和使用寿命均得到了提高，在使用中得到了较高的评价。双秤台式计重衡器对于类似于车辆贴边通过、反复倒车之类逃避通行费的问题仍未能解决，在防作弊方面还存在不足。

3.弯板式动态地磅

弯板式计重衡器采用两块独立整体弯板称重传感器交错布置方式，在每个传感器前方都安装车辆分离器，在解决车辆走S形、跳秤等常见作弊问题上甚至优于双秤台式计重衡器。这种计重衡器安装快捷，施工周期短，对路面破坏很小，安装时不需要重做基础，整套计重系统只需三天左右即可开放车道，适用于已开通的收费车道。弯板式计重衡器不能覆盖整个车道，且对传感器周围路况要求高，车辆贴边通过或路面有破损会导致称重误差较大。

4.石英晶体式动态地磅

石英晶体式计重衡器基于压电原理，测量过程中不依靠传感器形变，并且石英硬度较高，整体可视为刚性结构，不存在老化和漂移问题，长期稳定性好。石英传感器安装时开挖量更小、施工周期短，而且使用时响应快，应用速度范围宽，在高速度段计量准确度高，有效弥补了前几种计重衡器在高速度段称重准确度下降的不足。石英晶体式计重衡器的劣势在于其设计要求将石英传感器一次性封装于路面中，与路面形成一个平齐的整体。这对传感器预埋过程中使用的材料、安装工艺以及路面质量要求非常高，一旦传感器周围路面出现开裂、破损或沉降等现象，将会导致测量数据产生巨大误差。

5.整车式动态地磅

整车式计重衡器秤体包括多个称重台面，相邻台面采用搭接方式连接，使秤台能够被稳定支撑，多个称重台面既相互独立又连成一体。秤体有限位保护，能够防止因剧烈冲击导致的称重台面横向或纵向产生位移，从而保证计重设备正常使用，其动态称量误差可控制在± 0.5%之内，是所有动态地磅中准确度最高的。由于整车式计重衡器称重台面长达18m或以上，能够完全解决之前计重衡器上可能出现的跳秤、走S形、贴边、冲秤急刹车等问题，并且可以同时承载多辆车，对每辆车称重进行合理分离，保证收费站车辆通过效率^整车式计重衡器已向小开挖量、短秤台方向发展，将在保持自身多项优势的前提下，开发出12m、6m乃至长度更短、性价比更高的产品。

二、动态地磅存在的问题

1.设备体积庞大，在收费站场地安装动态衡器的困难比较大，设备安置时间长，维护的复杂度高。

2.设备的稳定性能干扰费额。系统检测数据与实时车型的对比主要如下:一是单双胎型判别锴误;二是多轴或少轴。面对以上情况，有些情况下收费员可以通过修改限载来进行调整，但限载修改以后两次的收费额会发生变化，司机会认为是收费员人为操作，极易引发矛盾;有些情况下只能让 车辆倒回重新称重，从而引起车辆的排队，甚至在倒车过程中发生事故。

3.称重的差异变成新问题的关键。载重车辆在通过不同收费站、甚至同一收费站中不同的收费车道时，其测量数据会反复出现称量值偏差巨大的情况。而货车司机则按照对自己有利的方式与收费站收费人员理论，经常因此而产生纠纷。

4.通行费用被偷逃。一部分货车司机利用逃费技巧，以不规范的方式通过动态地磅。例如:以S形行车轨迹通过秤台台板，使轮胎向下的压力分解成横向的扭矩，从而减少某个或某几个轴的称量重量;车辆最末轴组 通过动态地磅时采用拖车过称台台板的方法，使车辆的重心前倾，进而 使后轴的重量减轻。

三、动态地磅的应用

1.道路的交通量调查。利用动态称重系统及附属的汽车感应器计算某车道的车辆数量、车辆种类以及重量分散在哪一部分，依据统计数据得到某一条路的车辆行驶状况。以此作为依据来制定道路规划设计、路面的养护以及路面大修的计划。

2.超载运输管制。道路治理者建立道路超载执法站，经过精密、严厉的对超载车辆的执法检查，对道路路面形成了较好的保护，使车辆在道路上行驶更加安全。

3.应用于车载计重收费。使用动态称重系统于道路流通车辆。执行按载荷收费，完美诠释了公平公正这一社会原则，多载则多缴费，少载则少缴费。针对超限运输加大收费力度，行之有效地制止了货车超载超限对公路造成的损害。极大地保护了高速道路路面与桥梁，制止了持续增长的超限运输货车对道路路面、桥梁的过分迫害，进而大大提升了车辆驾驶的安全性能。

4.设于道路匝道、弯道的载货车的安全预示系统。这样的运用方式在当前国内还未曾出现。一般情况下，将设备放置在公路匝道或者弯道处，避免对不熟悉路况的货车司机造成整车翻车或者倾覆。在匝道与弯道预先埋设称重的设备与检测的设备，依据车的重量与车的速度计算出拐弯的离心力，进而得到拐弯的安全行车速度，之后，道路前方电子显示屏上自动地显现出安全行驶速度，提醒驾驶司机不能超速行驶。

结论

随着对于称重精度、设备成本、施工进度、维护复杂度、防作弊效果、设备稳定性的综合性要求的逐渐提高，轴组式动态汽车将会逐渐被推广使用，并将引领动态地磅的一个新时代。

探析我国电子汽车衡质量问题及原因分析

汽车衡作为现代企业贸易结算、内部核算的重要计量工具，是国家重点管理的计量器具，是许多衡器厂家的重要产品。质量是企业的生命，也是企业的核心竞争力之一。

一、电子汽车衡在我国的发展状况

目前，我国市场上电子汽车衡的称量量程主要有20、30、50、60、80、100吨，甚至在有些地方出现了量程高达几百吨的特大电子汽车衡。很多厂家的电子汽车衡都是以模块化方式生产。

2006年我国电子汽车衡的总产量超过 2 50QQ台，同比増长31%，销售量同比増长 32%，销售额同比増长15%。

二、当前我国电子汽车衡主要存在的质量问题及原因分析

目前我国衡器行业基本由小型企业组成。从总体上看，我国衡器企业普遍存在着规模小、技术相对落后、人才匮乏、低价倾销等方面的问题。这些问题最后都集中反映到产品质量上，使衡器行业中中小型企业的产品质量一直让人放心不下。电子汽车衡的质量问题尤为突出，主要表现在以下几个方面：

(一）使用寿命短

电子汽车衡的设计使用寿命一般都在 15年左右，但很多中小型电子衡器厂家生产的电子汽车衡往往在使用几年后，秤体钢结构就开始出现疲劳极限的现象，影响称量准确性，无法继续使用。甚至有的电子汽车衡在使用不到一个月，就出现秤体被压塌的情况，给客户的正常生产经营带来极大的影响。这类情况在我国电子汽车衡市场屡见不鲜。

造成这类质量问题原因主要有三点：

第一点是设计的不合理性。为了降低成本，设计人员在设计过程中没有经过严格周密的分析和计算，任意对秤体结构进行改动。

第二点是在产品的生产过程中，缺乏有效的质量控制手段，质量检查随意性很大，产品的合格与不合格，往往都是生产人员自已说了算。

第三点是为了降低成本，在生产过程中偷工减料或者以废、次钢材代替优质钢材。这样一来，电子汽车衡的成本降低了，但是质量却下降了。电子汽车衡的秤体强度和刚度是由秤体结构和钢材的物理性能所决定的。秤体结构不合理或者钢材的内部结构损坏，秤体的强度和刚度就不能満足使用要求，就会导致电子汽车衡的使用寿命缩短。

(二）产品设计质量问题

在国内比较常见的一个设计质量问题是载重车辆在前轮驶上或后轮离开秤体时，秤体出现翅起的现象，造成传感器损坏，甚至出现秤体倾覆，造成人身和设备安全事故。另外，设计人员和厂家在设计过程中没有充分考虑到客户的实际使用环境，使产品在使用过程中无法満足客户要求。产品质量形成于产品生命周期的全过程，包括设计过程、制造过程、服务过程和使用过程。其中，产品设计过程是产品形成的起点，对产品质量有着决定性的影响。在电子汽车衡产品设计过程中，遵循一定的产品设计原则、产品设计工作程序、产品设计评审程序，使用各种质量控制分析工具和方法，对减少产品设计质量问题，提高产品设计工作质量有很大的帮助。遵循一定的设计原则进行产品设计，有利于及早发现并弥补设计上的缺陷，把产品质量问题发生的风险降到最低，同时也可成为设计评审的一般原则，使得设计生产出来的产品能够更好地満足客户的需求。合理的产品设计工作流程可以尽早发现并弥补产品设计中的质量问题。但是，很多中小型衡器厂家在设计过程中，并没有严格按照一定的设计原则、设计工作程序、评审程序进行产品的设计开发，导致产品存在许多设计质量问题，甚至无法満足客户的要求。

(三）企业内部生产质量问题

一些中小型电子衡器企业的汽车衡产品在生产过程中常出现焊接质量不稳定、出厂一次检定合格率低等质量问题，常常造成返工，甚至产生废品，使企业遭受经济损失，甚至影响企业的正常生产进度。汽车衡的生产过程主要由焊接、组装调试和油漆三个过程组成。在三个过程中确定关键控制点、关键控制工序，并根据关键控制点和关键控制工序，制定相应的工艺措施和检查方法，使产品在生产过程中处于受控状态，确保产品生产过程质量。而很多企业对生产过程的关键控制点、关键控制工序重视不够，尤其是焊接过程，检查工作很随意，容易造成在焊接过程中出现秤体各项技术要求达不到工艺要求，出现超差。秤体焊接质量一旦超差，不仅会影响到产品的使用寿命和计量性能，甚至会出现废品，给企业造成经济损失。

对于中小型汽车衡企业出现的质量问题，究其根本原因，在很大程度上都是这些企业质量意识淡薄，在产品质量形成过程中缺乏有效的质量控制；出现质量问题，往往也只是对相关部门处罚了事，并没有从根本上解决问题，质量隐患依然存在。此外，缺乏一种有效的工作模式和方法来持续不断地推动产品质量的提高，使得很多中小型企业的产品在市场竞争中始终处于劣势地位，无法获得竞争优势。

中小型企业要在竞争激烈的衡器市场求得生存和发展，就必须全面、深入、持久地开展质量控制活动，提高产品质量。因此，怎样在电子汽车衡产品形成过程进行质量控制以及寻求一种工作机制和方法来推动质量的不断改进和提高，形成企业的核心竞争力，提高企业的市场竞争力就成为当前中小型电子汽车衡企业的最重要的任务。

柱式传感器与桥式传感器在地磅中的应用

目前，我国的地磅制造业所采用的称重传感器以柱式传感器和桥式传感器最为普遍。关于柱式传感器与桥式传感器的优劣问题也一直争论不休。电子衡器所用的传感器基本上都是应变式称重传感器，应变式称重传感器从设计原理上分为正应力传感器与剪切应力传感器。正应力传感器是通过测量拉伸、压缩和弯曲应力进行工作的；剪切应力传感器是通过测量剪切应力进行工作的。正应力传感器的典型代表是柱式传感器；剪应力传感器的典型代表是桥式传感器。那么柱式传感器与桥式传感器各有什么优缺点呢？在应用中存在哪些问题？本文将对此展开分析。

一、权威文献对柱式传感器与桥式传感器的描述

(一）柱式称重传感器

关于柱式传感器的特点，《中国衡器实用技术手册》中的描述如下：结构紧凑，几何形状简单，设计计算、机械加工、热处理、电阻应变计粘贴等均较容易；刚性较大，固有频率高，动态响应快;通过外壳和膜片易于实现焊接密封和抽真空充氮新工 艺。但其缺点也很突出，主要有：固有线性差，最大可达0.3%FS 以上。这是因为圆柱式弹性元件在承受拉向载荷时，随着载荷的增加横截面由于横向收缩而减小，故应力与应变超比例的增加， 使输出大于线性值。当承受压向载荷时，随着载荷的增加，弹性元件横截面由于横向变粗而增大，故应'力与应变小于比例增加， 使输出小于线性值。外载荷越大非线性误差越大。只有进行非线性补偿，才能使称重传感器达到较高的准确度等级。

试验证明，在一般情况下，单柱式称重传感器抗水平侧向载荷的能力，在其额定载荷的10%以下，而整体三柱式传感器可达 30%,整体四柱式传感器可达作为传感器的应用性能是至 关重要的。

而整体三柱式、四柱式传感器由于加工工艺复杂，制造成本太高，因此在市场上见不到，目前市场上的柱式传感器均为单柱式传感器。

(二）桥式称重传感器

20世纪70年代中期，为克服测量正应力应变式负荷传感器的各项缺点，美国学者霍格斯特姆开创了不应用弹性元件的正应力而利用剪切应力设计和制造传感器的先例,为剪切应力传感器的发展奠定了理论基础。由于剪切应力传感器的弹性元件多为受剪的直梁结构，剪力沿梁的长度方向为一个常量，所以输出灵敏度对加载点变化不敏感；剪切梁在拉伸、压缩载荷作用下，变形量几乎一致，使拉压灵敏度对称性好；利用结构对称和贴片组桥技巧，极大地提高了抗侧向和偏心载荷能力；并且外形低，刚度大，固有线性好，容易防护密封。正是这些正应力传感器无法具备的特点，使剪切应力称重传感器在电子衡器制造业得到了广泛应用，形成了一个强大的发展潮流。

桥式称重传感器有如下特点

（1）剪力沿应变梁长度方向为一常量，称重传感器输出与梁弯矩无关，只与剪切应力成比例，因而输出对加载点变化不敏感；

（2）由于应变区为工字梁，在腹板上中性轴处的应力单元为纯剪状态，在外载荷作用下受剪的截面积不发生变化，各电阻应变计产生基本相同的电阻变化，固有线性好；

（3）因为工字型截面剪切应力分布比较均匀，电阻应变计粘贴在四个盲孔内的最小寄生应力区，应用贴片和组桥技巧，可以提高抗侧向和偏心载荷的能力；

（4）电阻应变计及补偿元器件均在盲孔内，不仅得到了最好的保护，还便于用聚胺酯灌封，防护等级高；

（5）加载点和两个支撑点自成平衡力系，安装维护方便；

（6）钢球与球座接触传递外载荷理论上为点接触，实际是一个很小的接触圆。由于铜球只传递轴载荷，不传递横向载荷和横向扭矩保证了测量准确度。

二、柱式传感器与桥式传感器的争论焦点

1、柱式传感器较桥式传感器动态响应快。柱式传感器固有频率高（几万到十几万赫兹),动态响应快。桥式传感器固有频率低（几千赫兹），动态响应相对较慢。

2、柱式传感器较桥式传感器安装要求高，调整麻烦。

三、问题分析

(一)动态响应速度分析

单纯看两种传感器的固有频率，确实柱式传感器的固有频率数十倍于桥式传感器，这是不争的事实。然而，枰是由枰体、传感器和仪表组成的，枰的响应速度才是决定使用性能的最终因素。抨的响应速度主要由秤体的响应速度、仪表的响应速度、传感器的响应速度共同决定。

随着电子技术的飞速发展，制造高分辨率、高响应速度的仪表已经不是难事。但是枰体响应速度的提高确实不易，目前各生产厂家的抨体结构、使用材料大同小异，秤体的固有频率通常在 3~5Hz,且无法进一步提高。经过多次试验测得100吨坪体的固有频率为约4.2Hz,其他吨位的坪体差异也不大，即枰体震荡一个完整的波形需要1/4.2秒(238.1ms ),秤体的响应时间为238.1ms。因此，一台秤的响应时间取决于秤体的响应时间。

本文设计了一个实验，以期分析柱式传感器与桥式传感器应用在地磅中的性能差别。

在同一台枰上同时安装柱式传感器与桥式传感器，将它们的信号同时引入仪表，采集车辆通过秤台时的信号波形。结果采集到的两沖传感器的输出波形惊人的一致。柱式传感器数据波形如图2所示，桥式传感器数据波形如图3所示。为什么会出现这样的情况呢？因为秤体固有频率只有几赫兹，而桥式传感器固有频率在上千赫兹，已完全满足衡器数据采集需要，柱式传感器更高的固有频率发挥不出优势。

通过实验，可以得出结论：当两种传感器应用在地磅中时，他们的性能没有差异。实验结果与理论分析完全吻合。

(二)传感器安装

1、柱式传感器安装

柱式传感器安装时要求传感器中心线与地面垂直，这是传感器自身的结构所决定的。关于柱式传感器为什么要竖直安装，学术界有两种理论。

(1 )分力学说

如果安装不竖直，当传感器受到外力 F的作用时，力F会分解为Fy、Fx两个分力，Fy平行于传感器轴线，使传感器产生变形。也就是说传感器所检测到的力为Fy,因此会产生误差。

(2 )截面变化学说

当传感器倾斜安装时,其弹性体的截面积发生了变化，为与力的作用线垂直的截面1,所以会产生误差。

这两种学说从两个不同的角度分析了柱式传感器安装不竖直时,产生误差的原因。按照这两种理论计算出来的结果是一致的。

由于剪力沿应变梁长度方向为一常量，称重传感器输出与梁弯矩无关，只与剪切应力成比例，因而输出对加载点变化不敏感。所以桥式传感器的安装精度要求远低于柱式传感器。

四、柱式传感器与桥式传感器的应用体会

(一）两种传感器对基础的要求

经过多年的实践积累，总结出柱式传感器对基础预埋板的水平度要求较高，当预埋板水平度达到1/500时（预埋板为 500 x 500mm,倾斜度不大于1mm ),传感器可正常工作。桥式传感器预埋板水平度1/200时，即可正常工作。

(二）坡道安装问题

由于柱式传感器抗侧向力较差，安装时传感器中心线应与地面垂直。因此，国内知名度较高的衡器企业使用柱式传感器时，均采取抨体水平安装的方式。当秤体安装在有坡度的高速公路收费站时，秤体两端采取调坡处理的方式。

而桥式传感器输出与梁的弯矩无关,只与剪切应力成比例，输出对加载点的变化不敏感,且其抗偏载能力强,所以使用桥式传感 器的秤体可以实现顺坡安装。目前在高速公路收费站顺坡安装的秤体已超过3000台,其中最大安装坡度为5.6%,均工作正常。

(三）溫度变化的影响

在我国大部分地区，夏季正午阳光直射下，枰体表面温度可达60°C以上，而夜间又会降至30°C以下，一天之内温差达30°C以上，对于21m长的秤体，热胀冷缩可达10mm，因此无法保证传感器始终垂直于地面。而冬季与夏季枰面温差甚至可达60°C以上， 坪面热胀冷缩可达20mm以上。如何消除热胀冷缩对传感器工作的影响，目前行业上没有成熟的解决方案。

为研究枰体热胀冷缩对计量性能的影响，笔者设计了一个试验：选用一台地磅分别安装柱式传感器与桥式传感器，测量随着温度变化’其称麗度变化情况。

实验参数设计如下。

秤台尺寸：3.4x21m；安装10只30吨传感器。

试验气候条件：8月中旬；晴天；抨体露天安装。

传感器：柱式传感器为进口某国际知名品牌；桥式传感器为国产某知名品牌。

试验载荷：30吨标准砝码，静态测量。

测量时间点：8.00； 14.00； 20.00。

通过实验可以看出，对于尺寸大且安装柱式传感器的衡器，确实会因为温度变化，抨体出现热胀冷缩，导致传感器倾斜，引起较大误差；而安装桥式传感器的衡器会好得多。

五、柱式传感器与桥式传感器的优缺点

(一)柱式传感器

1、弹性体为回转体，主要采用车削加工，生产效率高。

2、因为材料抗压性能较好，柱式传感器可以做得体积很小，但超载性能依然不降低。

3、抗偏载性能不好，对加载点变化敏感，安装要求高。

(二〉桥式传感器

1、抗偏载能力强，对加载点的变化不敏感，安装要求低，调整方便。

2、体积庞大’制造材料消耗多’要求安装空间大’搬运笨重。

六、两种传感器的适用范围

根据多年的衡器设计、制造、安装经验，以及理论研究分析，笔者对衡器设计时传感器的选用有以下几点体会，仅供参考。

1、在一些大型的煤仓抨、料斗秤、室内使用的衡器以及传感器安装空间受限的衡器中，柱式传感器由于体积小、过载能力好，有较大的优势。

2、在几何尺寸较大且室外安装受热胀冷缩影响较严重的衡器中，桥式传感器更为适用。

3、对于需要在坡道安装的大型衡器，由于桥式传感器抗偏载能力强，对加载点变化不敏感，宜选用桥式传感器。

4、在大多数常见衡器中，两种传感器都能适用。