一、概述

改革開放之後的十九世紀八十年代末期，電子秤獲得了快速的發展。而以電阻應變稱重傳感器（以下簡稱稱重傳感器）為重量—電量轉換原理的電子秤發展最為迅速。稱重傳感器是電子秤的核心部件，其精度決定了電子秤的精度，是隨著電子秤技術的需求而快速發展的。早在七十年代，我國就開始出現了應變式稱重傳感器原理的電子秤，在輕工行業，曾經還舉行過稱重傳感器的質量評比。稱重傳感器的精度一般都較低，最高能達到0.05%左右，受到彈性體材料、電阻應變計、貼片膠、密封膠、製做工藝等的影響，精度一直沒有大的提高。所以，當1983年，輕工部和中國衡器協會提出了“手動改自動，機械改電子”的發展目標以後，行業內的一些企業、科研院所，開始加速生產電阻應變式稱重傳感器。一方麵，受到當時國內基礎產業發展水平的限值，如：鋼材、鋁材、應變計、貼片膠等性能不是很好；另一方麵，稱重傳感器的產品標準要求也不是很高，萬分之三的產品就是很好的產品了。因為固定式汽車衡大部分是機械杠杆式汽車衡，量程一般在30t～60t左右，精度在三千分之一。根本沒有像現在的市場一樣：有5000分度的要求，甚至是7500分度的要求。隨著國民經濟的飛速發展，電子秤產品對稱重傳感器不斷提出了更高的要求。八十年代中期，國內先後有4家企業從國外引進了電阻應變計的製做技術，有2家企業從國外引進了電阻應變稱重傳感器的製做技術，稱重傳感器產品的質量水平獲得了較大的提高，達到了GB7551-87《電阻應變稱重傳感器》的最高級0.02級的要求，電子秤的精度也有了較大的提高。使中國衡器的製造水平一下提升了近20年，達到了國外發達國家的同期水平。後來對稱重傳感器標準進行了修訂，形成GB/T7551-1997《稱重傳感器》，目前執行的標準是GB/T7551—2008《稱重傳感器》。這中間，產品標準的發展對推動傳感器產品的技術進步起到了積極的作用。認真分析新舊標準的異同點，可以發現稱重傳感器產品技術指標的演變過程，進而尋求產品標準的進一步提高。

二、7551-87《電阻應變稱重傳感器》的主要特點

該標準是第一個國標，標準實施後，原標準JB2166-77《電阻應變稱重傳感器》同時作廢。該標準的特點如下：

1、稱重傳感器等級：稱重傳感器等級是由非線性、滯後、重複性、蠕變、零點溫度附加誤差和額定輸出溫度附加誤差六項指標中的最大誤差確定。等級分為0.02，0.03，0.05，0.1，0.2，0.3，0.5，1.0，共8個等級。是由單項指標的最大值，決定稱重傳感器的級別。最高精度為0.02級。

2、靈敏度：稱重傳感器的標準靈敏度分為5檔：1，1.5，2，2.5，3，mV/V。

3、正常工作條件：溫度：－10～＋55℃。比後來的標準高＋15℃。

4、與稱重傳感器等級對應的技術要求：以常用的0.02，0.03，0.05級稱重傳感器為例，非線性、滯後、蠕變、零點溫度附加誤差、額定輸出溫度附加誤差五大指標，都是對應的0.02，0.03，0.05級，而重複性指標提高了一個級別，為0.02～0.03，便於對稱重傳感器級別進行判定，生產廠家和技術機構的檢測人員在稱重傳感器測試完成後進行數據處理也比較容易。同時，對稱重傳感器的靈敏度允差和零點輸出也進行了明確的要求。

5、對稱重傳感器的長期穩定性提出了要求，如：零點漂移（2h），靈敏度不穩定度（6個月），是八十年代末期當時條件下稱重傳感器容易出現問題的指標。

6、對稱重傳感器的偏載影響提出了要求，如：水平方位偏載（0°，90°，180°，270°）、同心傾斜（1°）、偏心傾斜（e，1°）、偏心（e）等，都提出了要求，其數據分別與對應的傳感器級別相適應，如：0.02級傳感器對應的指標是0.02。

7、其他性能

對稱重傳感器的靈敏度允差、零點輸出、絕緣電阻、輸入輸出電阻允差、固有頻率、外觀等，都提出了明確的要求。影響量中，也對過載、機械振動、連續衝擊、加速壽命試驗等，提出了要求。

8、對產品的推動作用

從某種意義上說，該標準從生產廠的角度出發，對產品提出了技術、計量要求，對產品的生產、使用具有積極的指導作用。在實際應用中，稱重傳感器零點、絕緣、輸入輸出電阻，也成了在現場判斷產品好壞的重要條件。經常出現的問題是稱重傳感器的零點輸出大了，超出了出廠值。為了達到消除稱重傳感器初始零點和靈敏度不穩定性的目的，有的生產廠家，在產品生產出來之後，在倉

庫中放置半年以上的時間，經二次複測，再銷往市場用戶。為了適應標準，生產廠家還更改技術參數，如：濟南金鍾衡器公司，引進日本久保田株式會社的稱重傳感器技術，橋式稱重傳感器的靈敏度為2.02±0.004mV/V，後來改為2±0.004mV/V；溫度零點和溫度靈敏度的試驗箱，也是按＋55℃的條件來設計的等等，都是為了適應國標的技術要求。衡器用戶在使用稱重傳感器時，對靈敏度允差特別關注，要求誤差盡量的小，以便於衡器產品的四角調整。在皮帶秤上使用稱重傳感器的用戶，還會要求提供稱重傳感器的加速壽命試驗數據。不管是生產廠、檢測機構還是用戶，大家都在以標準的指標來嚴格控製生產、檢測和使用傳感器。

三、GB/T7551-1997《稱重傳感器》的主要特點

該標準等效采用了OIMLR60《稱重傳感器計量規程》國際建議（1991年版），並提出了與國際接軌的觀點。采用了分度值、分度數和稱重傳感器最大允許誤差帶的概念。其誤差根據OIMLR76號國際建議“典型模塊誤差分配”的要求，稱重傳感器取衡器的0.7倍。

通常，稱重傳感器的設計精度都取C3級或C2級，即滿足3000分度或者2000分度的精度，才能滿足衡器3000分度的要求。該標準還提出了最小靜負荷的概念，並將稱重傳感器零點溫度附加誤差改進為溫度對最小靜負荷輸出的影響，使之更加適合稱重傳感器在衡器上的使用情況。雖然有“溫度對靈敏度的影響”概念，但是標準內容中並沒有計算要求，而是在稱重傳感器誤差帶中綜合要求。在標準的“範圍”中，提出：“本標準的原則是當稱重傳感器的性能特性與允許誤差帶相擬合時，稱重傳感器的各種誤差必須合在一起考慮。必須認識到稱重傳感器可能具有小的非線性、滯後誤差和適中的溫度誤差；或者恰好相反，可能具有適中的非線性、滯後誤差和小的溫度誤差。因此，對給定的特性（非線性、滯後等）規定其各自的誤差限就被認為是不適當的，而寧可把稱重傳感器

的允許總誤差帶作為限值因素”。用誤差帶的概念來考評稱重傳感器，和衡器的誤差帶更加適應，顯然是比較合適的。

有了誤差帶的概念之後，怎樣選擇稱重傳感器的級別滿足衡器要求的精度，一直是衡器設計人員研究、探討的問題。其中包括單隻稱重傳感器應用和多隻稱重傳感器在衡器上的應用。技術人員考慮較多的問題是：3000分度的衡器，是否要用C3（3000分度）級的稱重傳感器；多隻稱重傳感器應用，係統精度會提高1/n，此時對於5000分度、6000分度的衡器，要使用多少分度的稱重傳感器；稱重傳感器的最小檢定分度值怎樣設計確定；稱重傳感器的溫度靈敏度在衡器使用中怎樣起作用；並且，新標準中，確定稱重傳感器性能的參考理論直線由過去標準的100%滿量程和零點之間的直線，修改為75%的稱重傳感器滿量程輸出與零點之間的連線為理論直線。

對稱重傳感器的評價更多的是考慮與衡器精度的匹配關係，理論計算比87標準要複雜很多，不能直觀的進行判斷；該標準更像是檢定規程，注重了稱重傳感器的性能評價，而沒有考慮傳感器設計、生產中需要解決的問題。如：稱重傳感器零點，溫度零點，靈敏度允差，絕緣指標，輸入輸出電阻允差等。由於在產品領取生產許可證和複評中，首先需要對稱重傳感器進行溫度性能試驗，所以生產廠家、檢測部門都開始配備帶溫度試驗箱的測力機，嚴格控製稱重傳感器在各溫度下的性能指標，這一點應該是該標準對稱重傳感器技術最有力的推動作用。用戶和生產廠家在銷售和選擇稱重傳感器時，也更多的是考慮稱重傳感器的級別和分度數來作為產品的優選指標而不是再以單一指標0.02或者0.03級來選擇傳感器了。

四、GB/T7551-2008《稱重傳感器》的主要特點

該標準與GB/T7551－1997《稱重傳感器》在稱重傳感器性能指標的評價方麵是一致的，仍然沿用了97版標準的稱重傳感器分度值、分度數和最大允許誤差帶的概念。為了彌補97版標準對生產指導的不足，增加了零點、輸入輸出電阻、絕緣、外觀等指標要求，但對稱重傳感器的模擬部分的長期穩定性指標，沒有提及；在影響量中，也沒有考慮偏載、過載、機械振動、連續衝擊、加速壽命試驗等；但是提出了“對帶電子組件的稱重傳感器的要求”，即數字稱重傳感器的要求，以適應蓬勃發展的數字傳感器技術。從某種意義上講，稱重傳感器屬於一種半永久性器件，使用壽命一般的應該達到5～10年的時間。所以在產品標準中，不能夠忽視這些技術指標，除了從產品的檢測、評價角度來設計產品的技術指標外，更應該從生產和使用的角度來規定稱重傳感器的技術指標。

五、淺談新標準存在的不足

1、沒有考慮靈敏度允差對衡器四角的影響

以多隻稱重傳感器的使用為例，稱重傳感器的靈敏度允差，是選擇稱重傳感器時需要認真考慮的指標，靈敏度允差過大，會使得各稱重傳感器輸出不平衡，影響衡器的四角調整。

2、沒有提出模擬稱重傳感器的穩定性指標

（1）穩定性與靈敏度指標的關係

稱重傳感器的靈敏度，一方麵是設計和加工決定的，另一方麵也是通過電氣補償進行靈敏度標準化補償確定的，是二次靈敏度。所以，對於相同量程的二隻稱重傳感器，假設其靈敏度一樣，而彈性體的應變梁壁厚不一樣，其初始靈敏度為2.1Mv/V和2.4Mv/V，然後通過串聯電阻而達到標準化輸出的要求2mV/V。因此，雖然最終指標一樣，但由於設計值不一樣，而使得二隻稱重傳感器抗

過載能力和靈敏度穩定性會不一樣。

（2）穩定性與材料的關係

沒有了稱重傳感器的穩定性指標，目前市場上，就出現了各種材料的稱重傳感器。以橋式稱重傳感器為例，優質材料當然是40CrNiMoA，但現在大量的有40Cr的材料製成的稱重傳感器；其長期穩定性肯定不一樣。生產廠沒有花精力去研究什麽樣的材料可以提高稱重傳感器的穩定性和長期保證稱重傳感器的性能，而是挖空心思降低成本，提高競爭能力，采用稍差的材料來生產稱重傳感器，而考慮稱重傳感器在短時間損害的時候，通過更換稱重傳感器時抬高價格來彌補初始銷售時低價格帶來的損失。在87版標準的影響下，生產廠將稱重傳感器放置半年以後才發貨，而現在根本沒有這樣來組織生產的企業了。所以，在作為標準器件使用的場合，隻能使用德國等國家生產的具有良好穩定性能的稱重傳感器了，作為標準使用的稱重傳感器，仍然在使用國外公司的產品。

3、稱重傳感器的分度值大於3000之後，分度是否合理

目前，市場上開始出現了分度數大於3000的稱重傳感器，即：C4，C5級的稱重傳感器，按技術要求，大於2000分度之後，誤差限為1.05e，稱重傳感器的相對誤差會很小，而測量要求“載荷發生係統和測量稱重傳感器輸出的指示儀表係統共同形成的係統擴展不確定度，應不超過受試稱重傳感器最大允許誤差的三分之一”。這樣，對測試係統提出了更高的要求，現有的測試係統很多都達不到要求。

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