淺談重鋼地磅的防作弊措施

介紹了地磅在稱重計量中可能發生的各種作弊方法，包括利用模擬傳感器暗接裝置進行遙控作弊、利用車輛停靠位置來作弊、計量人員作弊。針對各種作弊手段，重鋼公司在使用地磅進行稱重計量時,采用了技術、管理等行之有效的方法進行了預防,包括無人值守遠程集中計量、保護好稱重傳感器信號線、采用數字傳感器、紅外光幕檢測、攝像監控系統等,加強了地磅的維護、計量管理,保證了公司的經濟利益。

引言

地磅相比軌道衡、船舶檢尺、皮帶秤的計量,精度更高，結算更方便,且便于維護，因此地磅被廣泛應用于煤炭、冶金等行業，是各企業進行物資采購、產品外銷時對其進行稱重的計量設備。但在計量中為了利益經常有各種各樣的作弊行為發生，如合金、鋼材等物資價值比較高，許多非法之徒鋌而走險,在地磅計量中采用各種各樣的手段進行作弊，給許多企業帶來較大的經濟損失,甚至引起嚴重的經濟糾紛。為此，重鋼在地磅計量的各個環節中采取了相應的措施，防止作弊事件的發生，保護公司財產、利益。

1.地磅的作弊現象

地磅的作弊現象層出不窮，有客戶人員作弊、司機或司機與計量人員內外勾結共同作弊、利用遙控裝置作弊、利用車輛停靠位置作弊等。

1.1利用模擬傳感器暗接裝置進行遙控作弊

作弊人員尋找使用模擬傳感器的地磅,在其中一只稱重傳感器上安裝遙控接收裝置。在正常計量過程中，該裝置不影響地磅的正常使用，當作弊人員的計量車輛上秤后，其在離秤幾十米（或車輛內）的位置利用遙控器進行遙控,其根據實際運載物料情況可隨意增加或減少 該車輛在稱重儀表上顯示的重量值，該作弊方法可在幾百公斤到幾噸的范圍內調節作弊重量，行為隱蔽,不易被發覺。

1.2利用車輛停靠位置作弊

司機故意不將車輛完全開上秤臺，減輕計量車輛的重量；或者將汽車擦靠在秤臺周圍其它設備或路基上，造成車輛重量偏重或者偏輕。利用車輛的停靠位置不同來進行作弊是司機較為常用的作弊方法。

1.3計量人員作弊

計量人員是地磅稱重計量的人員，由于管理方面等各種原因，易出現計量人員在稱重計量的操作過程中進行作弊的現象。

2.地磅的防作弊方法

根據地磅各種各樣的作弊形式，重鋼為了維護公司自身的正當利益，采用以下各種相對應的辦法防止針對地磅計量的作弊行為。

2.1無人值守遠程集中計量

公司共有10臺地磅,較為分散的分布在廠區的各個區域，每個計量點若由計量人員值守計量，一個方面需要大量計量人員，增加了管理成本,另一方面給計量管理工作帶來較大的困難。為了加強計量管理工作，防止計量人員作弊，公司開發了一套無人值守遠程集中計量系統，實現遠程集中計量,將計量人員全部集中在計量中心，保證現場計量室無人，避免計量人員與司機或客戶直接接觸,防止作弊。

2.2保護好稱重傳感器信號線

盡量保證傳感器信號線全部穿管，避免裸露在外。保證傳感器信號線接頭處的鉛封完好，避免作弊人員利用接頭處安裝遙控接收裝置進行作弊。

2.3采用數字傳感器

數字傳感器技術已經非常成熟,數字傳感器 在地磅、軌道衡等領域的應用比較廣泛,且數字 信號的傳遞是根據不同廠家規定的不同通信協議 進行的,作弊人員對其通信協議的破譯非常困難，像針對模擬傳感器那樣安裝遙控接收裝置而進行遙控作弊的可能性非常小。數字傳感器在秤的檢定、抗干擾等方面有較大的優勢。因此重鋼對所有地磅都使用數字傳感器，更換了原先使用的模擬傳感器，在維護及防作弊上取得了顯著的效果。

2.4紅外光幕檢測

地磅紅外光幕檢測儀防防作弊應用示意如圖1所示。

每臺地磅安裝兩對紅外光幕，分別安裝在秤體的前端與后端（汽車上秤后的前后方向），對計量車輛進行上秤是否到位檢測。若有輪胎壓在地磅引道上車輛不能完全上秤，其對紅外光幕形成遮擋，此時計量系統檢測到光幕被擋，無法計量。計量人員可通過語音對講系統與司機進行交流,告知其具體情況,使其將車輛完全 駛上秤,保證計量的準確性。

2.5攝像監控系統

攝像監控系統主要由攝像機、監視器、錄像機等組成,攝像機安裝在小票窗口、地磅的兩端及其上方，分別監視計量車輛車號是否與小票號相對應、汽車在秤體上的前后兩端是否有壓邊、靠邊等情況。計量人員可以從計量軟件界面上方便地進行觀察，可以在監視器上任意放大每個監控畫面。保存計量數據時，計量數據與監控畫面一一對應,以備后查。

3.結束語

針對各種作弊手段,重鋼公司采用了技術、管理等行之有效的方法進行了預防，加強地磅的維護、計量管理，提高計量人員的素質，從而杜絕公司內地磅使用中的出現各種作弊行為，不予不法分子可乘之機，保證公司的經濟利益,提升公司地磅計量管理的形象。

電子地磅的日常維護事項及典型故障

憑借稱重計量快速、方便、簡單、稱重顯示直觀、性能可靠穩定、功能豐富、計量信號能夠遠距離傳輸等優點，現今已在化工、冶金、物流、煤炭等領域得到廣泛應用，能夠為進出口結算及現場過程控制提供準確、可靠、全面性依據。本文著眼于應用在生產一線過程控制的電子地磅，首先簡要分析了電子地磅的基本構造及內在工作原理，探討了電子地磅的維護與檢查方法即故障判斷方法，最后舉一典型案例加以分析。

0 .引言

電子地磅是用于生產過程控制的關鍵計量設備，能夠為企業的質量管理提供可靠、全面、準確的參與數據和依據。對于其稱重系統而言，有著諸多內在優點，如計量信號能遠距離傳輸、功能完善、方便、計量簡單、性能穩定可靠等。但由于部分行業在實際使用電子衡器時，存在操作人員操作不當，缺乏有效維護與保養，稱重頻繁，使用環境復雜、惡劣等狀況，因此，故障頻發。本文以電子地磅的工作原理與構造為基本著眼點，結合筆者多年從業生產經驗，探討電子地磅日常維護所需注意事項，并舉例論述。

1.電子地磅稱重系統基本構成及工作原理

1.1 稱重系統基本構成

電子地磅主要有三部分構成，即稱重傳感器、顯示儀表及稱量秤體。其中稱量秤體乃為轉換元件與被稱物體間力的機械傳導系統，而對于傳力機構與秤臺而言，則把所稱物體的重量信息，向稱重傳感器準確傳送。稱重傳感器在基礎與秤臺間，把被稱物體的重量向毫伏電信號轉換，然后通過終端接線盒信號電纜，向稱重顯示儀表輸出。通過處理之后的儀表，便會直接顯示出來，或者是傳送至計算機，由其顯示物體的重量信息。

1.2 稱重系統工作原理

當將被稱物體放置于秤臺上，此時被稱物體的重量便會經秤體，向稱重傳感器傳遞，稱重傳感器會把重量信息向毫伏電信號轉換。此信號通過前置放大、A/D 轉換及濾波之后所得到的信號便會由微處理器來處理，完成處理后，數字顯示部位便會將稱重值直接顯示出來。

2.電子地磅的基本維護與檢查

在實際生產過程控制過程中，往往要求電子地磅可靠性高、穩定且迅速，但由于頻繁的大重量稱重、生產節奏快，還可能存在顆粒物、高溫、震動等狀況，容易出現電子地磅使用不當的情況。所以，在進行日常性的檢修與保養時，需注意如下事項。

2.1 常用的檢查方法

（1）檢查秤臺，查看其晃動是否靈活，限位與秤體間的縫隙內是否存在諸如石子、鐵塊及礦石等異物，有無頂住秤體，如若存在此種情況，便會造成重量無法全部加載至傳感器。如果條件允許，可定期或不定期的用壓縮空氣對整個秤體進行吹掃，或直接用水槍沖洗.

（2）注重衡器的防水、防塵處理，對于現場用到的地上衡，可以將橡膠板鋪于秤臺的表面，稍微大于秤臺便可，對于灰塵堆積具有有效的延緩作用。如若電子衡器有基礎坑，需要強化防積灰、防積水的各項措施，在基礎坑內，需要設置必要的排水溝槽，另外，還需標配抽水機，如若出現高強度且連續性降雨，需要強化巡檢工作，另做好及時排水工作，防止由于接線盒進水而出現短路狀況，需保障基坑始終處于干燥狀態，保持儀表的正常、準確適用。

（3）強化電子地磅信號相關線路的日常性維護，盡可能簡化不必要線路，提升整體可靠性，縮短或減少檢修時間。相關線路應盡量遠離明火與高溫，盡可能縮小毫伏信號相應傳輸距離，在選擇終端接線盒時，應選用具有較高密封性的，盡量在室內布設稱重顯示儀表，這樣一來，有助于因明火、水、灰塵所造成的二次儀表燒毀、短路等故障的大幅減少.

2.2 常用的檢修方法

（1）肉眼觀察法。就秤臺底面及四周是否存在雜物進行檢查，檢查是否有合格的限位空隙，檢查各電纜線是否存在破損情況，查看儀表元器件有無損傷、接線盒是否受潮等。案例：港口汽車衡出現較大數據波動、稱量不準確的問題。經細致檢查得知，秤臺的一端與基礎的中間位置處，受到礦石塊的嚴重擠壓，整個秤臺已被完全卡死，并且防塵膠皮出現嚴重的錯位，秤臺的下方位置處同樣被長期使用中掉落的雜物所堆積，而出現嚴重的堵塞。至此，需要徹底清除雜物，用水槍將雜物清除干凈，且恢復橡膠墊，當用重車試壓不存在重復性問題后，恢復使用。

（2）儀表測量法。運用 4 位半萬用表電壓檔，對儀表工作電源正常與否以及橋壓電源是否正常進行測量，對各傳感器輸出信號是否出現過大偏差進行檢查，另外，還需檢查傳感器是否持續輸出穩定的信號等。此外，還需運用電阻檔對電纜是否存在斷路、短路，傳感器阻值正常與否進行檢查。

（3）備件替代法。如若采用簡便檢測方法無法將故障部件準確判斷出來時，可以用好的備件將可疑器件替換掉，以此來查看故障是否被排除，從中確定故障位置及器件。需要注意的是，在對某些故障進行判斷時，可以采用傳感器模擬器，用以替換傳感器輸出信號，經儀表顯示正常與否，來對傳感器故障或儀表故障進行判定。

（4）干擾源排除法。針對那些無法確定故障具體部位的電子衡器，在對生產、經營不造成較大影響的狀況下，將稱量系統與其他用電器之間的連接斷開，以此來查看稱量系統能否恢復正常工作。例如：夏天時節，混凝土料斗秤便會顯示出漂移情況，在零位時，數十公斤遞增，經過多次測試，無法準確檢測出故障的具體位置，此時，可采取將某只傳感器與接線盒接線輪流斷開的方式來檢測，從中查知一個傳感器的溫度存在嚴重的蠕變，將此傳感器更換之后，可正常使用。

3.故障判斷方法

3.1 儀表好壞的判斷方法

如若懷疑儀表出現故障，可采用如下方法進行判斷。其一，運用模擬器與儀表連接，對示值的變化情況進行觀察，比如有無顯示，是否存在漂移等，如若示值維持穩定，則表明儀表無故障。其二，換上備用主存貯芯片，向新的主存貯芯片輸入原參數，運用相同的方法，對示值的變化情況進行觀察，以此對儀表是否存有故障進行判斷。

3.2 傳感器好壞的判斷方法

首先對傳感器的外觀進行細致觀察，比如密封蓋脫落與否，外殼是否存在明顯損壞，基座斷裂與否等。其次需要對傳感器的導線是否存在搭線、破損及斷裂等情況進行檢查。對傳感器電阻值進行測量，如若得知電阻值不正常，需及時更換；對傳感器毫伏信號進行測量，若幾只傳感器間有著比較打的毫伏信號偏差，需要對角差進行調整，通過調整之后，如若故障仍然沒有被排除掉，那么需要激勵更換傳感器。把秤的傳感器逐只、單個脫開，另對示值的相應變化情況進行細致觀察。比如原來顯示有漂移情況，現在示值卻比較穩定，則表明被脫開的傳感器已損壞。測定電阻值：測量 ±Si 間的阻值（±5 左右），測量 ±EX 間的阻值（同上），對于傳感器相應電阻值而言，其以現實使用的傳感器標稱電阻值為基準。測電壓值：對單個傳感器 ±Si 間的電壓值進行測量，通常值為 0mV~25mV，空秤通常為 0mV~5mV。幾個傳感器在毫伏信號上應有較接近的大小值，而對于二次儀表相應伏信號接收值而言，則需要以現實使用的儀表為準。測定傳感器的絕緣性能：在現場，可把數字萬能表臨時性安置在 20M 檔上，將表棒的一頭與屏蔽線或外殼連接，另外一頭則連接于 {±EXC，±SI} 中任一根上，若萬用表此時的數值顯示為 1，則表明擁有無窮大的絕緣電阻，傳感器無故障，反之，則存在故障。

3.3 秤臺故障分析

（1）首先將機械故障排除掉。對秤體外觀是否存在物理形變進行細致觀察，查看連接件的連接狀態，有無卡滯情況，觀察限位是否正常。

（2）對接線盒進行檢查，查看其接觸是否良好，有無水汽侵入，若侵入有水汽，則需用電吹風理解吹干，且將接線端子固定。若故障仍然存在，那么需要將接線盒脫開，以做深入排查。

（3）檢查接線是否存在短路情況。于接線盒內，運用萬能表對屏蔽線的電阻及其它線路的電阻值進行測量，查看是否存在短路狀況，若真存在短路，需要立即更換原有電纜，若不存在故障，則需依據如下步驟繼續找尋：首先，于接線盒內，運用萬能表對激勵電源負（E-）與激勵電源正（E+）之間的電阻值進行檢查，對于其阻值而言，約為標稱阻值與傳感器個數的除值。其次，將傳感器逐一斷開，運用上述方法，對正負輸出端之間的阻值進行測量，或對正負激勵端的阻值進行測量，觀察其是否符合于標稱阻值，以此將損壞的傳感器找出來。最后，于空秤狀態下，對幾個傳感器相應輸出信號進行測量，若得知傳感器輸出值存在過小或過大狀況，需及時對角差進行調整，完成調整后，把重物放于秤臺上，對幾個傳感器的輸出信號進行再次測量，若查知某個傳感器輸出值過小或過大，則提示此處的傳感器存在故障或問題，需及時排查與更換。

4.典型故障案例分析

某月，一臺用于建材行業的 120t 電子汽車衡在正常使用 30min 后發生故障，在開動重載罐車時，數據存在大約 5t 的波動，但出于競爭狀態時，數據穩定、準確，至此，業主與貨主均不放心。邀請技術人員達到現場后，把稱重儀表與另一臺處于正常使用狀態的汽車衡接入，數據正常，將稱重儀表故障排除。對秤體外觀予以目測，良好、完整，秤體新，各限位與連接件均正常。將終端接線盒拆開，對 10 個傳感器電阻值進行測量，得知 1 個感器橋壓正接地，排查線路得知，此傳感器的線路下垂過長，且被磨損（裝載機開動），因此，在震動時，時通時斷而導致波動，將線路恢復之后，擁有良好的吊砝碼標定。將砝碼吊起時，發現在空秤狀態下儀表數值為 2050kg，懷疑故障源可能是儀表，但將另一臺小車衡的信號接入后，儀表顯示正常，所以，秤體可能存在問題。對秤體的外觀進行檢查，良好，傳感器安裝牢固，連接件連接正常，儀表輸出橋壓正常，傳感器能正常輸出信號。經在線維修，于車下秤時，發現一個傳感器位置發生轉動，傳感器的出線端向內，然后與載重狀態下，對傳感器進行檢查，得知端傳感器存在松動，運用扭力扳手將螺絲鎖死，然后對角差進行調整，恢復使用。

5.結語

造成電子地磅故障的因素較多，有著復雜的故障現象，有時還會同時出現多個故障現象，因此，需逐一進行排查。在處理故障過程中，需對故障原因進行細致分析，只有如此，方能快速、準確的排除故障。

電子汽車衡傳感器的選用原則與標定

技術已經滲透到人類的生產、生活的各個領域。本文詳細介紹了傳感器選用的原則以及傳感器的動態、靜態的標定方法。

一、引言

在國家標準GB/T 7665- 2005《傳感器通用術語》中，傳感器的定義為“能感受規定的測量并 按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置， 通常由敏感元件和轉換元件組成。其中敏感元件 是指傳感器中能直接感受或相應被測的部分；轉 換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應的被 測量轉換成適于傳輸或測量的電信號部分”。由定 義可知，傳感器是一種能把特定的被測量信息按 一定規律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置， 以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。傳感器技術因為與測量科學、現代電子技術、生物技術、材料科學、光電技術、精密機械技術、微細加工技術、信息處理技術以及計算機技術相互交叉滲透而成為一門高度綜合性、知識密集型的學科。而稱重傳感器，作為國家重點管理計量器具，也已廣泛應用于各類電子衡器。

由于傳感器的型號、品種繁多，即使是測量同一對象，可選用的傳感器也較多。如何根據測試目的和實際條件正確合理地選用傳感器，是一個需要認真考慮的問題。

二、傳感器選用原則

選擇傳感器所應考慮的項目各種各樣，但未必要滿足所有項目要求。應根據傳感器實際使用目的、指標、環境條件和成本，從不同的側重點，優先考慮幾個重要的條件即可。選擇的標準主要考慮以下因素：傳感器的性能、傳感器的可用性、能量消耗、成本、環境條件及購置有關的項目等。

（一）測量方式選擇

傳感器在實際條件下的工作方式，是選擇傳感器時應該考慮的重要因素。例如，接觸與非接觸測量、破壞與非破壞測量、在線與非在線測量等，條件不同，對測量方式的要求也不同。在機械系統中，對運動部件的被測參數，往往采用非接觸測量方式。因為對運動部件采用接觸測量時，有許多實際困難，諸如測量頭的磨損、接觸狀態的變動、信號的采集等問題，都不易妥善解決，容易造成測量誤差。這種情況下采用電容式、渦流式、光電式等非接觸式傳感器很方便，若選用電阻應變片，則需配以遙測應變儀。在某些條件下，可以運用試件進行模擬實驗，這時可進行破壞性檢驗。然而有時無法用試件模擬，因被測對象本身就是產品或構建，這時宜采用非破壞性檢驗方法。例如，渦流探傷、超聲波探傷檢測等。非破壞性檢驗可以直接獲得經濟效益，因此應盡可能選用非破壞性檢測方法。

在線測試是與實際情況保持一致的測試方法。特別是對自動化過程的控制與檢測系統，往往要求信號真實與可靠，必須在現場條件下才能達到檢測要求。實現在線檢測比較困難，對傳感器與測試系統都有一定的特殊要求。例如，在加工過程中，實現表面粗糙度的檢測，以往的光切法、干涉法、接觸法等都無法運用，取而代之的是激光、光纖或圖像檢測法。研制在線檢測的新型傳感器，也是當前測試技術發展的一個方面。

（二）傳感器性能指標選擇

在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。主要性能指標包括傳感器靈敏度、響應特性、線性范圍、穩定性及精確度等。

（1）靈敏度

一般來說，傳感器靈敏度越高越好。因為靈敏度越高，就意味著傳感器所能感知的變化量小，即只要被測量有一微小變化，傳感器就有較大輸出。但是，在確定靈敏度時，要考慮以下幾點。

1）當傳感器的靈敏度很高時，那些與被測信號無關的外界噪聲也會同時被檢測到，并通過傳感器輸出，從而干擾被測信號。因此，為了既能使傳感器檢測到有用的微小信號，又能使噪聲干擾小，就要求傳感器的信躁比越大越好，也就是說，要求傳感器本身的噪聲小，而且不易從外界引進干擾噪聲。

2）與靈敏度緊密相關的是量程范圍。當傳感器的線性工作范圍一定時，傳感器的靈敏度越高， 干擾噪聲越大，則難以保證傳感器的輸入在線性區域內工作。簡而言之，過高的靈敏度會影響其適用的測量范圍。

3）當被測量是一個向量，并且是_個單向量時，就要求傳感器單向靈敏度越高越好，而橫向靈敏度越小越好，如果被測量是二維或三維的向量，那么還應要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

（2）響應特性

傳感器的響應特性是指在所測頻率范圍內，保證不失真的測量條件。此外，實際上傳感器的響應總不可避免地有一定延遲，只是希望延遲的時間越短越好。一般物性型傳感器如利用光電效應、壓電效應等傳感韓響應時間短，工作頻率寬；而結構型傳感器，如電感、電容、磁電等傳感器，由于受到結構特性的影響和機械系統慣性質量的限制，其固有頻率低，工作頻率范圍窄。

（3）線性范圍

任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內輸出與輸入成正比例關系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區域內，是保證測量精度的基本條件。例如，機械式傳感器中的測力彈性元件，其材料的彈性極限是決定測力量程的基本因素，當超出測力元件允許的彈性范圍時，將產生非線性誤差。

然而，對任何傳感器，保證其絕對工作在線性區域內是不容易的。在某些情況下，在許可限度內，也可以取其近似線性區域。例如，變間隙型的電容、電感式傳感器，其工作區均選在初始間隙附近，而且必須考慮被測量變化范圍，令其非線性誤差在允許限度以內。

（4）穩定性

穩定性是表示傳感器經過長期使用以后，其輸出特性不發生變化的性能。 影響傳感器穩定性的因素是時間與環境。

為了保證穩定性，在選擇傳感器時，一般應注意兩個問題。其根據環境條件選擇傳感器。例如，選擇電阻應變式傳感器時，應考慮到濕度會影響其絕緣性，濕度會產生零漂，長期使用會產生蠕變現象等。又如，對變極距型電容式傳感器，因環境濕度的影響或油劑浸入間隙時，會改變電容器的介質。光電傳感器的感光表面有塵埃或水汽時，會改變感光性質。其二，要創造或保持一個良好的環境，在要求傳感器長期工作而不需經常更換或校準的情況下，應對傳感器的穩定性有嚴格的要求。

（5）精確度

傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量的對應程度。如前所述，傳感器處于測試系統的輸入端，因此，傳感器能否真實地反應被測量，對整個測試系統具有直接的影響。然而，在實際中也并非要求傳感器的精確度愈高愈好，這還需要考慮到測量目的，同時還需要考慮到經濟性。因為傳感器的精度越高，其價格就越昂貴，所以應從實際出發來選擇傳感器。在選擇時首先應了解測試目的，判斷是定性分析還是定量分析。如果是相對比較性的實驗研究，只需獲得相對比較值即可，那么應要求傳感器的重復精度高，而不要求測試的絕對量值準確。但在某些情況下，要求傳感器的精確度愈高愈好。例如，對現代超精密切削機床，測量其運動部件的定位精度，主軸的回轉運動誤差、振動及熱形變等時，往往要求他們的測量精確度在0.1m~0.01m范圍內，欲測得這樣的精確量值，必須有高精確度的傳感器。

（6）互換性

互換性是指傳感器性能的一致性。值得指出的是，大多數傳感器的性能一致性不理想，在修理或調換時要特別注意。

傳感器使用一段時間后，會出現所謂的老化現象，性能有所變化；或者即便無輸入信號或輸入信號不變，傳感器的輸出也會有某些變化，這都影響傳感器的可靠性、穩定性；故要定期對其進行檢驗。

除了以上選用傳感器時應充分考慮的一些因素外，還應盡可能兼顧結構簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修、易于更換等條件。

三、傳感器的標定與校準

㈠標定與校準的概念

標定是在明確傳感器的輸入與輸出變換關系的前提下，利用某種標準量或標準器具對傳感器的量值進行標定。新研制或生產的傳感器都需要進行全面的技術檢定。而校準是指在使用中或存儲后進行的性能復測。㈠般標定與校準的本質相同。

傳感器的標定分為靜態標定和動態標定兩種。靜態標定的目的是確定傳感器靜態特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等；動態標定的目的是確定傳感器動態特性參數，如頻率響應、時間常數、固有頻率和阻尼比等.

有時根據需要還要對橫向靈敏度、溫度響應、環境影響等進行標定。

（二）傳感器標定方法

利用標準儀器產生已知非電量洳標準力、壓力、位移作為輸入量，輸入到待標定傳感器中，然后將傳感器的輸出量與輸入標準量作比較，獲得㈠系列標準數據或曲線。有時輸入的標準量是利用標準傳感器檢測得到，這時的標定實質上是進行待標定傳感器與標準傳感器之間的比較。

標定在傳感器制造時當然已進行，但在使用中還要定期進行，傳感器的標定是傳感器制造與應用中必不可少的工作。

傳感器標定系統的㈠般組成：

（1）被測量的標準發生器，如恒溫源、測力機等。

（2）被測量的標準測試系統，如標準壓力傳感器、標準力傳感器、標準溫度計等。

（3）待標定傳感器所配接的信號調節器、顯示器和記錄器等，其精度是已知的。

為保證各種量值的準確㈠致，標定應按計量部門規定的檢定規程和管理辦法進行。

（三）傳感器的靜態標定傳感器的靜態特性要在靜態標準條件下標定。

（1）靜態標定的目的

靜態標定的目的是確定傳感器靜態特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。標定的關鍵是由試驗找到傳感器輸入-輸出實際特性曲線。

（2）靜態標準條件

靜態標準條件沒有加速度、振動、沖擊蜍非這些參數本身就是被測麕及環境溫度影響， ㈠般為室溫&0°C± 5。0、相對濕度不大于85%, 大氣壓力 d01 308± 7 998 Pa。

標定傳感器的靜態特性，首先是創造㈠個靜態標準條件，其次是選擇與被標定傳感器的精度要求相適應的㈠定等級的標定用的儀器設備，然后才能對傳感器進行靜態特性標定。

（3）標定步驟

1）將傳感器全程量鍘量范圍分為若干等間距點。

2）根據傳感器量程分點情況，由小到大逐漸一點一點地輸入標準量值，并記錄各輸入值相對應的輸入值。

3）將輸入值由大到小逐漸減少，同時記錄與各輸入值相對應的輸出值。

4）按2，3所述過程，對傳感器進行正、反行程往復多次測試，將得到的輸出——輸入測試數據用表格列出或畫成曲線。

5）對測試數據進行必要的處理，根據處理結果就可確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復性等靜態特性指標。

（四）傳感器的動態標定

（1）動態標定的目的

動態標定的目的是確定傳感器的動態性能指標，即通過線性工作范圍傭同一頻率不同幅值的正弦信號輸入傳感器，測量其輸出）、頻率響應函數、幅頻特性和相頻特性曲線、階躍響應曲線來確定傳感器的頻率響應范圍、幅值誤差和相位誤差、時間常數、固有頻率等。

（2）動態標定的方法

傳感器種類繁多，動態標定方法各異。下面介紹幾種常用的動態標定方法。

1）沖擊響應法。具有所需設備少、操作簡便、力值調整及波形控制方便的特點，因此被廣泛采用。

例如對力傳感器的動態標定。落錘式沖擊臺根據重物自由下落，沖擊砧子所產生的沖擊力為標準動態力而制成。提升機構將質量為m的重錘提升到一定高度后釋放，重錘落下，撞擊安裝在砧子上的被校傳感器，其沖擊加速度由固定在重錘上的標準加速度計測出。因此，被標定傳感器所受的沖擊力為ma，改變重錘下落高度，可得到不同沖擊加速度，即不同沖擊力。通過一個測試系統測量傳感器的輸出信號，與輸入傳感器的標準信號進行比較，可得傳感器的各項動態性能指標。

為提高校準精度，一般采用測速精度很高的多普勒測速系統，測定落錘的速度，并經微分電路變換成加速度信號輸出，由此測定力傳感器的輸入信號。

2）頻率響應法。頻響法較直觀、精度較高，但需要性能優良的參考傳感器，非電量正弦發生器的工作頻率有限，實驗時間長。例如測力儀的標定。

3）激振法。通過激振器或振動臺對測力儀的刀尖部位施加不同頻率（不同幅值的激振力，求得輸出與輸入對應關系。

在測力刀桿威工作臺下方緊壓一壓電傳 感器。力作用在刀尖上時，傳感器也相應地感受到一定大小的力并將力信號轉化成電荷信號輸出，經電荷放大器將電荷信號轉換成電壓信號并放大，通過儀器顯示并記錄。

4）階躍響應法。當傳感器受到階躍壓力信號作用，測得其響應，用基于機理分析的估計方法或實驗建模方法求出傳感器的頻率特性、特征參數和性能指標。

電子汽車衡+物聯網的探討

從國家產業政策、技術發展、物聯網給衡器企業和用戶帶來價值等視角探討衡器+物聯網，而不考慮物聯網產品所選擇的開發模式，結果可能是衡器生產廠家得到物聯網但卻失去整個市場，或者衡器生產廠家不再是優勝劣汰而是劣幣驅除良幣和被迫委身依附。上游龍頭應從行業生態和發展的角度看待衡器+物聯網，將物聯網的最高權限交給衡器生產廠家，堅持分工合作模式，用正物聯網技術，不介入衡器生產和銷售領域，而這正是耀華物聯網的發展定位和戰略選擇。
一、當前論述地磅物聯網的主要兩個視角
1. 從國家產業政策背景的視角論述衡器+物聯網
以此視角闡述衡器+物聯網的觀點，更多的是基于國家產業政策的背景和相關聯企業的大力推動和宣傳，從而引發傳統企業思考“要+物聯網”，衡器行業自然也不例外。
就國家產業政策層面，近年來相關部門陸續出臺了系列政策和激勵措施：如國務院2010年出臺《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，標志物聯網正式列入國家發展戰略；2016年政府工作報告也再次明確“十三五”期間要促進大數據、云計算、物聯網廣泛應用。工信部2011年出臺《國家“十二五”規劃綱要》，將物聯網作為戰略新興產業納入國家發展戰略；2012年出臺《無錫國家傳感網創新示范區發展規劃綱要(2012―2020年)》，以加大對物聯網產業示范基地的財政支持力度和稅收扶持政策。發改委則聯合相關部門于2013年、2014年出臺《物聯網發展專項行動計劃(2013-2015)》和《關于印發10個物聯網發展專項行動計劃的通知》，以推動物聯網產業有序健康發展等等。
企業層面更多的是純物聯網巨頭BAT加快和加大了對傳統產業的滲透，如美發、教育、醫療、零售等人們日常司空見慣的行業，也使得O2O一時成為各資本大佬投資熱門；再加上小米手機橫空出世和奇虎360上市紐約，物聯網思維開始盛行。雷布斯“專注、極致、口碑、快”七字真經和紅衣大炮“痛點、高頻、剛需”六字秘訣，則被封為圭臬，口口相傳。
由此可見，從產業背景下思考“要+物聯網”，但并未回答“如何、為什么要+物聯網”，更未清晰地闡述“+物聯網后究竟創造了何種價值？這種價值是為消費者還是供給者、是對行業還是社會？有多少人愿意買單和持續買單等”。沒有清晰的商業邏輯和模式，盲目對接，結果很可能就是陣亡。所以我們一方面可看到很多O2O公司雖喧囂一時，但已銷聲匿跡；曾獲“中國連鎖、軟件百強”稱號的一丁集團，企圖用物聯網改變零售業態，超前布局新業態，則因盲目擴張于2015年年末破產；而另一方面亞馬遜體驗店又將零售業帶回實體店而非網店，雷布斯的小米也被從不提物聯網思維的華為超越，被堅信實體店和渠道營銷等所謂傳統思維模式的OPPO、VIVO大幅度趕超。
2. 從地磅+物聯網帶來價值的視角論述衡器+物聯網
將物聯網技術運用到汽車衡領域，確實能帶來一定的價值。
衡器生產廠家可將帶物聯網功能的儀表，配上傳感器和秤體，作為一種差異化或高端的地磅銷售，為企業增加利潤；也可及時了解、動態把握終端地磅的使用狀態、稱重過程，有利提供快速的售后服務，確保售后安全，并為汽車衡和配件可能產生的質量糾紛提供數據支持；對于標配物聯網功能的衡器生產廠家，還可方便提供有關汽車衡業務、區域、價格、服務等全方位數據管理和客戶關系維護。
使用帶物聯網功能的地磅終端用戶則可增加用戶體驗，可隨時隨地知曉、查閱、統計不同時間段或時間點的各種類型的稱重數據；可對稱重現場各種異常現象及時管控，確保稱重數據的真實性和稱重過程的可控性；還可有利提升內部管理，減少人力配置，節約地磅的使用成本等等。當然對于汽車衡稱重過程中的作弊違法，內外勾結人為造假等不良現象，物聯網也有強化監控和預防等功效。
物聯網還可解決一些特殊場景的地磅稱重需求：比如跨區域、多網點或多臺地磅稱重，如何有效管理稱重過程，確保稱重過程的真實性、稱重數據的準確性和及時性，物聯網能以較低成本給予滿足；又如以貨車司機運輸次數計費的基建場合，業主方需低成本地快速統計、快速通行增加運輸效率，帶物聯網功能的地磅則可較經濟地滿足。同時，一些大型集團需流程無縫對接，減少人為操作和干預過程，以節約人力費用和確保稱重真實，用物聯網技術直接對接其內部管理系統和局域網，也是一個不錯的經濟選擇。
但由此推斷物聯網是衡器發展的技術趨勢，邏輯是否自洽則需商榷。因衡器+物聯網并沒改變衡器行業的本質，衡器是用來稱重計量，需要的是稱重數據的準確性、可靠性和穩定性，物聯網帶來的則是方便性和經濟性。同時，憑此推斷物聯網要改變行業生態，洗牌行業，或宣稱物聯網可幫助衡器企業從制造向制造服務業轉型，則更需用數據和邏輯證明其商業模式的可行性。
由此可見，上述兩種視角并未基于數據和商業邏輯探討衡器+物聯網，更多的是基于企業自身需要和特定目的。這樣的視角既不用關注行業自身的歷史和現狀，也不用去思考行業的未來發展，還可進一步模糊衡器+物聯網在產品開發路徑選擇上的差別，簡單地將+物聯網給以神秘化和神化，實在有洗腦和忽悠之嫌。
二、從行業生態和行業發展的視角看待地磅+物聯網
1. 中國衡器行業總體現狀：大還不強、分工模式為主
大：主要是中國衡器行業經過幾十年發展，已成世界衡器的重要組成部分且是世界衡器制造大國，上海國際衡器展覽會也因中國衡器行業的地位成為世界上最專業、最大的衡器展覽會。
不強：主要體現內資衡器企業產值上億的數量不多，行業總體毛利率和凈利潤率不高，行業總體技術水準以及規模衡器企業的技術能力，與歐美發達國家的要求和國際領先企業都還有較大差距。
分工模式：是上下游各自分工、抱團發展，一體化廠家極少。
2. 中國衡器行業發展壯大內外部條件分析：改革開放帶來的經濟增長和世界衡器產業轉移、中國衡器行業的分工合作模式
改革開放帶來中國經濟達近三十年的高速發展和世界第二大經濟體的體量，是中國衡器行業發展壯大的重要外因和必要條件。因為拉動經濟高速發展主要是依賴基礎建設和房地產，而這些基建離不開衡器計量，故有巨大市場需求總量且能保持較高的需求增速。當然中國作為世界工廠和擁有世界上最多人口國家，相關農作物、畜牧業等貿易單位和個體戶也需衡器計量，有利進一步提升衡器的需求總量。
世界衡器的產業轉移和國內分工合作模式，則促進了行業高速發展。上世紀八十年代中國衡器還是機械秤為主，電子衡器是較先進的技術和產品，主要由日、韓、臺、歐美等相對發達國家和地區掌握。但這些國家的衡器企業卻面臨了發展困境：一是各國經濟體量有限，故衡器需求的總量有限。同時經濟發展階段已不再是投資拉動，故衡器需求的增速又有限。他們需尋找新的市場和需求，以解決企業發展和增長問題；二是人力成本也因經濟發展呈現加速上升態勢，進一步倒逼衡器產業需向成本更低的區域或國家轉移。中國改革開放無疑為外資電子衡器產業轉移的一個很好契機、突破口和產業轉移方向。但當時中國衡器企業的技術、資金實力、品牌影響力等都非常弱小，無法直接參與競爭。而分工合作模式、各自用好自身的資源和優勢無疑是最好選擇：儀表、傳感器、衡器生產銷售，分工合作，抱團發展，共同參與競爭。正是這種模式促進了中國衡器企業的快速成長和中國衡器行業高速發展。
3. 從行業生態和行業發展視角看待汽車衡+物聯網：中國衡器行業需要怎樣+物聯網。
大而不強，企業眾多，需求增速不振，行業利潤微薄，競爭加劇等是目前行業的現狀，而地磅+物聯網所帶來的方便性、經濟性、產品的差異性，則有利提升衡器生產廠家的利潤水平和整個衡器行業的利潤空間，因此衡器行業需要擁抱物聯網。同時分工合作模式又是中國衡器行業的基本和主流業態或行業生態，故衡器+物聯網的發展邏輯和物聯網技術開發路徑須基于行業這兩個基本點才行。
就物聯網技術開發路徑而言，有兩種選擇模式和可能兩種結果。
一種模式是利用物聯網技術，美其名曰做大數據平臺，提供服務推送，促進企業從制造向制造服務升級。這種模式的可能結果就是：眾多衡器生產廠家得到了物聯網，失去的卻是整個市場；行業生態可能結果是某個上游企業的進步，但卻是整個中國衡器行業的退步。
這種結果并不是衡器行業技術發展使然，也不是物聯網技術本身應然，而是本應屬于衡器生產廠家最重要和最有價值的資源：終端客戶，因使用此類物聯網產品而同時被上游廠家掌握，則上游廠家介入衡器生產和銷售則僅是時機問題。即便暫不介入，也可將終端利潤最豐厚部分留給自己，衡器廠家就像韭菜一樣被割，再長再割。衡器廠家自身的利潤將會更加微薄，更無能力提升自身的制造能力、服務水平和品牌影響力，從而被迫進一步委身依附，做好車間主任。
另一種模式是用正物聯網技術，堅持“不做、不搶、不爭” 即“不做衡器，不搶終端客戶資源，不與衡器生產廠家爭利”的原則，將物聯網最高權限交給衡器生產廠家。這種模式的可能結果是：上下游企業能在堅持分工合作的模式下擁抱物聯網，各自賺各自的錢，用好各自的資源優勢，共同促進中國衡器行業從“大還不強”向“既大又強”的方向發展。
企業需優勝劣汰，行業才能健康發展。但對中國衡器行業來說，這種優勝劣汰應以分工模式為前提，而非要通過上游企業介入衡器生產和銷售的整合方式完成。因為這種整合方式最可能的結果只是：上游只能拉攏那些在自然競爭過程中已處于不利競爭地位的企業，去打壓那些發展態勢良好或有獨立發展愿望的衡器生產廠家，最后的結果不是優勝劣汰，而是劣幣驅除良幣。
由此可見，衡器上游不直接介入下游競爭，專注于儀表和傳感器的技術進步，堅持分工合作、共同發展的模式，共享物聯網技術和產品，用足用好各自優勢，才是中國衡器行業+物聯網正確選擇，也是衡器上游企業選擇物聯網技術開發路徑的基本出發點，更是中國衡器行業龍頭基于行業發展和應承擔行業責任看待衡器+物聯網應有的視角，有且只有這樣，才能用好、用正物聯網技術，為企業、也為行業服務。
三、結論
中國衡器行業多幾家或少幾家既做儀表、又做傳感器且生產和銷售衡器的一體化廠家，對行業并無多少實質影響。但如沒有儀表或傳感器的專業配套廠家，則眾多衡器生產廠家可能只好依賴自身資金實力和微薄利潤自己開發，或投靠委身于一體化廠家獲得配件。如此，眾多衡器生產廠家的技術進步和能力提升則會顯得更加艱辛。中國衡器行業經過幾十年發展的“大還不強”局面，將有可能退化為“不大且不強”，而不是繼續發展為“既大又強”。

動態地磅存在的問題及對策

在動態地磅發展成熟之前，通常以靜態稱量的方式獲取車輛重量，盡管車輛靜態稱量的精度非常高，但車輛靜態稱量的效率是極其低下的。我國在車輛的動態稱量中發展了獨有的技術。

通過探討動態地磅相關規程的技術規定，找到影響準確度等級的兩個關鍵因素，一是引道質量，二是運行速度。若使動態地磅具有標稱的準確度等級，需相關單位按照相關技術要求做進一步的嘗試與研究。

一、常見的幾種動態地磅

1.秤臺式動態地磅

秤臺式地磅的稱重臺面四角與基礎之間由應變式力傳感器連接，工作原理是通過稱重臺面將車軸重量傳達到應變傳感器，顯示在稱重儀表上，將車輛每一軸重量相加，繼而得到車輛總重。在多年的使用過程中，針對秤臺式地磅研究出了很多逃避通行費的方法，如跳秤、沖秤、走S形、貼邊通過等方式。盡管性價比很高，但由于在防作弊方面存在的明顯問題，秤臺式地磅已不能完全滿足高速公路計重收費的需求。

2.雙秤臺式動態地磅

雙秤臺式計重衡器就是其中的一個解決方案，其工作原理與秤臺式相同，但寬度幾乎是秤臺式的兩倍，這就有效解決了過秤車輛跳秤、走S形的問題，并且衡器計量性能和使用壽命均得到了提高，在使用中得到了較高的評價。雙秤臺式計重衡器對于類似于車輛貼邊通過、反復倒車之類逃避通行費的問題仍未能解決，在防作弊方面還存在不足。

3.彎板式動態地磅

彎板式計重衡器采用兩塊獨立整體彎板稱重傳感器交錯布置方式，在每個傳感器前方都安裝車輛分離器，在解決車輛走S形、跳秤等常見作弊問題上甚至優于雙秤臺式計重衡器。這種計重衡器安裝快捷，施工周期短，對路面破壞很小，安裝時不需要重做基礎，整套計重系統只需三天左右即可開放車道，適用于已開通的收費車道。彎板式計重衡器不能覆蓋整個車道，且對傳感器周圍路況要求高，車輛貼邊通過或路面有破損會導致稱重誤差較大。

4.石英晶體式動態地磅

石英晶體式計重衡器基于壓電原理，測量過程中不依靠傳感器形變，并且石英硬度較高，整體可視為剛性結構，不存在老化和漂移問題，長期穩定性好。石英傳感器安裝時開挖量更小、施工周期短，而且使用時響應快，應用速度范圍寬，在高速度段計量準確度高，有效彌補了前幾種計重衡器在高速度段稱重準確度下降的不足。石英晶體式計重衡器的劣勢在于其設計要求將石英傳感器一次性封裝于路面中，與路面形成一個平齊的整體。這對傳感器預埋過程中使用的材料、安裝工藝以及路面質量要求非常高，一旦傳感器周圍路面出現開裂、破損或沉降等現象，將會導致測量數據產生巨大誤差。

5.整車式動態地磅

整車式計重衡器秤體包括多個稱重臺面，相鄰臺面采用搭接方式連接，使秤臺能夠被穩定支撐，多個稱重臺面既相互獨立又連成一體。秤體有限位保護，能夠防止因劇烈沖擊導致的稱重臺面橫向或縱向產生位移，從而保證計重設備正常使用，其動態稱量誤差可控制在± 0.5%之內，是所有動態地磅中準確度最高的。由于整車式計重衡器稱重臺面長達18m或以上，能夠完全解決之前計重衡器上可能出現的跳秤、走S形、貼邊、沖秤急剎車等問題，并且可以同時承載多輛車，對每輛車稱重進行合理分離，保證收費站車輛通過效率^整車式計重衡器已向小開挖量、短秤臺方向發展，將在保持自身多項優勢的前提下，開發出12m、6m乃至長度更短、性價比更高的產品。

二、動態地磅存在的問題

1.設備體積龐大，在收費站場地安裝動態衡器的困難比較大，設備安置時間長，維護的復雜度高。

2.設備的穩定性能干擾費額。系統檢測數據與實時車型的對比主要如下:一是單雙胎型判別鍇誤;二是多軸或少軸。面對以上情況，有些情況下收費員可以通過修改限載來進行調整，但限載修改以后兩次的收費額會發生變化，司機會認為是收費員人為操作，極易引發矛盾;有些情況下只能讓 車輛倒回重新稱重，從而引起車輛的排隊，甚至在倒車過程中發生事故。

3.稱重的差異變成新問題的關鍵。載重車輛在通過不同收費站、甚至同一收費站中不同的收費車道時，其測量數據會反復出現稱量值偏差巨大的情況。而貨車司機則按照對自己有利的方式與收費站收費人員理論，經常因此而產生糾紛。

4.通行費用被偷逃。一部分貨車司機利用逃費技巧，以不規范的方式通過動態地磅。例如:以S形行車軌跡通過秤臺臺板，使輪胎向下的壓力分解成橫向的扭矩，從而減少某個或某幾個軸的稱量重量;車輛最末軸組 通過動態地磅時采用拖車過稱臺臺板的方法，使車輛的重心前傾，進而 使后軸的重量減輕。

三、動態地磅的應用

1.道路的交通量調查。利用動態稱重系統及附屬的汽車感應器計算某車道的車輛數量、車輛種類以及重量分散在哪一部分，依據統計數據得到某一條路的車輛行駛狀況。以此作為依據來制定道路規劃設計、路面的養護以及路面大修的計劃。

2.超載運輸管制。道路治理者建立道路超載執法站，經過精密、嚴厲的對超載車輛的執法檢查，對道路路面形成了較好的保護，使車輛在道路上行駛更加安全。

3.應用于車載計重收費。使用動態稱重系統于道路流通車輛。執行按載荷收費，完美詮釋了公平公正這一社會原則，多載則多繳費，少載則少繳費。針對超限運輸加大收費力度，行之有效地制止了貨車超載超限對公路造成的損害。極大地保護了高速道路路面與橋梁，制止了持續增長的超限運輸貨車對道路路面、橋梁的過分迫害，進而大大提升了車輛駕駛的安全性能。

4.設于道路匝道、彎道的載貨車的安全預示系統。這樣的運用方式在當前國內還未曾出現。一般情況下，將設備放置在公路匝道或者彎道處，避免對不熟悉路況的貨車司機造成整車翻車或者傾覆。在匝道與彎道預先埋設稱重的設備與檢測的設備，依據車的重量與車的速度計算出拐彎的離心力，進而得到拐彎的安全行車速度，之后，道路前方電子顯示屏上自動地顯現出安全行駛速度，提醒駕駛司機不能超速行駛。

結論

隨著對于稱重精度、設備成本、施工進度、維護復雜度、防作弊效果、設備穩定性的綜合性要求的逐漸提高，軸組式動態汽車將會逐漸被推廣使用，并將引領動態地磅的一個新時代。

探析我國電子汽車衡質量問題及原因分析

汽車衡作為現代企業貿易結算、內部核算的重要計量工具，是國家重點管理的計量器具，是許多的重要產品。質量是企業的生命，也是企業的核心競爭力之一。

一、電子汽車衡在我國的發展狀況

目前，我國市場上電子汽車衡的稱量量程主要有20、30、50、60、80、100噸，甚至在有些地方出現了量程高達幾百噸的特大電子汽車衡。很多廠家的電子汽車衡都是以模塊化方式生產。

2006年我國電子汽車衡的總產量超過 2 50QQ臺，同比増長31%，銷售量同比増長 32%，銷售額同比増長15%。

二、當前我國電子汽車衡主要存在的質量問題及原因分析

目前我國衡器行業基本由小型企業組成。從總體上看，我國衡器企業普遍存在著規模小、技術相對落后、人才匱乏、低價傾銷等方面的問題。這些問題最后都集中反映到產品質量上，使衡器行業中中小型企業的產品質量一直讓人放心不下。電子汽車衡的質量問題尤為突出，主要表現在以下幾個方面：

(一）使用壽命短

電子汽車衡的設計使用壽命一般都在 15年左右，但很多中小型電子衡器廠家生產的電子汽車衡往往在使用幾年后，秤體鋼結構就開始出現疲勞極限的現象，影響稱量準確性，無法繼續使用。甚至有的電子汽車衡在使用不到一個月，就出現秤體被壓塌的情況，給客戶的正常生產經營帶來極大的影響。這類情況在我國電子汽車衡市場屢見不鮮。

造成這類質量問題原因主要有三點：

第一點是設計的不合理性。為了降低成本，設計人員在設計過程中沒有經過嚴格周密的分析和計算，任意對秤體結構進行改動。

第二點是在產品的生產過程中，缺乏有效的質量控制手段，質量檢查隨意性很大，產品的合格與不合格，往往都是生產人員自已說了算。

第三點是為了降低成本，在生產過程中偷工減料或者以廢、次鋼材代替優質鋼材。這樣一來，電子汽車衡的成本降低了，但是質量卻下降了。電子汽車衡的秤體強度和剛度是由秤體結構和鋼材的物理性能所決定的。秤體結構不合理或者鋼材的內部結構損壞，秤體的強度和剛度就不能満足使用要求，就會導致電子汽車衡的使用壽命縮短。

(二）產品設計質量問題

在國內比較常見的一個設計質量問題是載重車輛在前輪駛上或后輪離開秤體時，秤體出現翅起的現象，造成傳感器損壞，甚至出現秤體傾覆，造成人身和設備安全事故。另外，設計人員和廠家在設計過程中沒有充分考慮到客戶的實際使用環境，使產品在使用過程中無法満足客戶要求。產品質量形成于產品生命周期的全過程，包括設計過程、制造過程、服務過程和使用過程。其中，產品設計過程是產品形成的起點，對產品質量有著決定性的影響。在電子汽車衡產品設計過程中，遵循一定的產品設計原則、產品設計工作程序、產品設計評審程序，使用各種質量控制分析工具和方法，對減少產品設計質量問題，提高產品設計工作質量有很大的幫助。遵循一定的設計原則進行產品設計，有利于及早發現并彌補設計上的缺陷，把產品質量問題發生的風險降到最低，同時也可成為設計評審的一般原則，使得設計生產出來的產品能夠更好地満足客戶的需求。合理的產品設計工作流程可以盡早發現并彌補產品設計中的質量問題。但是，很多中小型衡器廠家在設計過程中，并沒有嚴格按照一定的設計原則、設計工作程序、評審程序進行產品的設計開發，導致產品存在許多設計質量問題，甚至無法満足客戶的要求。

(三）企業內部生產質量問題

一些中小型電子衡器企業的汽車衡產品在生產過程中常出現焊接質量不穩定、出廠一次檢定合格率低等質量問題，常常造成返工，甚至產生廢品，使企業遭受經濟損失，甚至影響企業的正常生產進度。汽車衡的生產過程主要由焊接、組裝調試和油漆三個過程組成。在三個過程中確定關鍵控制點、關鍵控制工序，并根據關鍵控制點和關鍵控制工序，制定相應的工藝措施和檢查方法，使產品在生產過程中處于受控狀態，確保產品生產過程質量。而很多企業對生產過程的關鍵控制點、關鍵控制工序重視不夠，尤其是焊接過程，檢查工作很隨意，容易造成在焊接過程中出現秤體各項技術要求達不到工藝要求，出現超差。秤體焊接質量一旦超差，不僅會影響到產品的使用壽命和計量性能，甚至會出現廢品，給企業造成經濟損失。

對于中小型汽車衡企業出現的質量問題，究其根本原因，在很大程度上都是這些企業質量意識淡薄，在產品質量形成過程中缺乏有效的質量控制；出現質量問題，往往也只是對相關部門處罰了事，并沒有從根本上解決問題，質量隱患依然存在。此外，缺乏一種有效的工作模式和方法來持續不斷地推動產品質量的提高，使得很多中小型企業的產品在市場競爭中始終處于劣勢地位，無法獲得競爭優勢。

中小型企業要在競爭激烈的衡器市場求得生存和發展，就必須全面、深入、持久地開展質量控制活動，提高產品質量。因此，怎樣在電子汽車衡產品形成過程進行質量控制以及尋求一種工作機制和方法來推動質量的不斷改進和提高，形成企業的核心競爭力，提高企業的市場競爭力就成為當前中小型電子汽車衡企業的最重要的任務。

柱式傳感器與橋式傳感器在地磅中的應用

目前，我國的地磅制造業所采用的稱重傳感器以和橋式傳感器最為普遍。關于柱式傳感器與橋式傳感器的優劣問題也一直爭論不休。電子衡器所用的傳感器基本上都是應變式稱重傳感器，應變式稱重傳感器從設計原理上分為正應力傳感器與剪切應力傳感器。正應力傳感器是通過測量拉伸、壓縮和彎曲應力進行工作的；剪切應力傳感器是通過測量剪切應力進行工作的。正應力傳感器的典型代表是柱式傳感器；剪應力傳感器的典型代表是橋式傳感器。那么柱式傳感器與橋式傳感器各有什么優缺點呢？在應用中存在哪些問題？本文將對此展開分析。

一、權威文獻對柱式傳感器與橋式傳感器的描述

(一）柱式稱重傳感器

關于柱式傳感器的特點，《中國衡器實用技術手冊》中的描述如下：結構緊湊，幾何形狀簡單，設計計算、機械加工、熱處理、電阻應變計粘貼等均較容易；剛性較大，固有頻率高，動態響應快;通過外殼和膜片易于實現焊接密封和抽真空充氮新工 藝。但其缺點也很突出，主要有：固有線性差，最大可達0.3%FS 以上。這是因為圓柱式彈性元件在承受拉向載荷時，隨著載荷的增加橫截面由于橫向收縮而減小，故應力與應變超比例的增加， 使輸出大于線性值。當承受壓向載荷時，隨著載荷的增加，彈性元件橫截面由于橫向變粗而增大，故應'力與應變小于比例增加， 使輸出小于線性值。外載荷越大非線性誤差越大。只有進行非線性補償，才能使稱重傳感器達到較高的準確度等級。

試驗證明，在一般情況下，單柱式稱重傳感器抗水平側向載荷的能力，在其額定載荷的10%以下，而整體三柱式傳感器可達 30%,整體四柱式傳感器可達作為傳感器的應用性能是至 關重要的。

而整體三柱式、四柱式傳感器由于加工工藝復雜，制造成本太高，因此在市場上見不到，目前市場上的柱式傳感器均為單柱式傳感器。

(二）橋式稱重傳感器

20世紀70年代中期，為克服測量正應力應變式負荷傳感器的各項缺點，美國學者霍格斯特姆開創了不應用彈性元件的正應力而利用剪切應力設計和制造傳感器的先例,為剪切應力傳感器的發展奠定了理論基礎。由于剪切應力傳感器的彈性元件多為受剪的直梁結構，剪力沿梁的長度方向為一個常量，所以輸出靈敏度對加載點變化不敏感；剪切梁在拉伸、壓縮載荷作用下，變形量幾乎一致，使拉壓靈敏度對稱性好；利用結構對稱和貼片組橋技巧，極大地提高了抗側向和偏心載荷能力；并且外形低，剛度大，固有線性好，容易防護密封。正是這些正應力傳感器無法具備的特點，使剪切應力稱重傳感器在電子衡器制造業得到了廣泛應用，形成了一個強大的發展潮流。

橋式稱重傳感器有如下特點

（1）剪力沿應變梁長度方向為一常量，稱重傳感器輸出與梁彎矩無關，只與剪切應力成比例，因而輸出對加載點變化不敏感；

（2）由于應變區為工字梁，在腹板上中性軸處的應力單元為純剪狀態，在外載荷作用下受剪的截面積不發生變化，各電阻應變計產生基本相同的電阻變化，固有線性好；

（3）因為工字型截面剪切應力分布比較均勻，電阻應變計粘貼在四個盲孔內的最小寄生應力區，應用貼片和組橋技巧，可以提高抗側向和偏心載荷的能力；

（4）電阻應變計及補償元器件均在盲孔內，不僅得到了最好的保護，還便于用聚胺酯灌封，防護等級高；

（5）加載點和兩個支撐點自成平衡力系，安裝維護方便；

（6）鋼球與球座接觸傳遞外載荷理論上為點接觸，實際是一個很小的接觸圓。由于銅球只傳遞軸載荷，不傳遞橫向載荷和橫向扭矩保證了測量準確度。

二、柱式傳感器與橋式傳感器的爭論焦點

1、柱式傳感器較橋式傳感器動態響應快。柱式傳感器固有頻率高（幾萬到十幾萬赫茲),動態響應快。橋式傳感器固有頻率低（幾千赫茲），動態響應相對較慢。

2、柱式傳感器較橋式傳感器安裝要求高，調整麻煩。

三、問題分析

(一)動態響應速度分析

單純看兩種傳感器的固有頻率，確實柱式傳感器的固有頻率數十倍于橋式傳感器，這是不爭的事實。然而，枰是由枰體、傳感器和儀表組成的，枰的響應速度才是決定使用性能的最終因素。抨的響應速度主要由秤體的響應速度、儀表的響應速度、傳感器的響應速度共同決定。

隨著電子技術的飛速發展，制造高分辨率、高響應速度的儀表已經不是難事。但是枰體響應速度的提高確實不易，目前各生產廠家的抨體結構、使用材料大同小異，秤體的固有頻率通常在 3~5Hz,且無法進一步提高。經過多次試驗測得100噸坪體的固有頻率為約4.2Hz,其他噸位的坪體差異也不大，即枰體震蕩一個完整的波形需要1/4.2秒(238.1ms ),秤體的響應時間為238.1ms。因此，一臺秤的響應時間取決于秤體的響應時間。

本文設計了一個實驗，以期分析柱式傳感器與橋式傳感器應用在地磅中的性能差別。

在同一臺枰上同時安裝柱式傳感器與橋式傳感器，將它們的信號同時引入儀表，采集車輛通過秤臺時的信號波形。結果采集到的兩沖傳感器的輸出波形驚人的一致。柱式傳感器數據波形如圖2所示，橋式傳感器數據波形如圖3所示。為什么會出現這樣的情況呢？因為秤體固有頻率只有幾赫茲，而橋式傳感器固有頻率在上千赫茲，已完全滿足衡器數據采集需要，柱式傳感器更高的固有頻率發揮不出優勢。

通過實驗，可以得出結論：當兩種傳感器應用在地磅中時，他們的性能沒有差異。實驗結果與理論分析完全吻合。

(二)傳感器安裝

1、柱式傳感器安裝

柱式傳感器安裝時要求傳感器中心線與地面垂直，這是傳感器自身的結構所決定的。關于柱式傳感器為什么要豎直安裝，學術界有兩種理論。

(1 )分力學說

如果安裝不豎直，當傳感器受到外力 F的作用時，力F會分解為Fy、Fx兩個分力，Fy平行于傳感器軸線，使傳感器產生變形。也就是說傳感器所檢測到的力為Fy,因此會產生誤差。

(2 )截面變化學說

當傳感器傾斜安裝時,其彈性體的截面積發生了變化，為與力的作用線垂直的截面1,所以會產生誤差。

這兩種學說從兩個不同的角度分析了柱式傳感器安裝不豎直時,產生誤差的原因。按照這兩種理論計算出來的結果是一致的。

由于剪力沿應變梁長度方向為一常量，稱重傳感器輸出與梁彎矩無關，只與剪切應力成比例，因而輸出對加載點變化不敏感。所以橋式傳感器的安裝精度要求遠低于柱式傳感器。

四、柱式傳感器與橋式傳感器的應用體會

(一）兩種傳感器對基礎的要求

經過多年的實踐積累，總結出柱式傳感器對基礎預埋板的水平度要求較高，當預埋板水平度達到1/500時（預埋板為 500 x 500mm,傾斜度不大于1mm ),傳感器可正常工作。橋式傳感器預埋板水平度1/200時，即可正常工作。

(二）坡道安裝問題

由于柱式傳感器抗側向力較差，安裝時傳感器中心線應與地面垂直。因此，國內知名度較高的衡器企業使用柱式傳感器時，均采取抨體水平安裝的方式。當秤體安裝在有坡度的高速公路收費站時，秤體兩端采取調坡處理的方式。

而橋式傳感器輸出與梁的彎矩無關,只與剪切應力成比例，輸出對加載點的變化不敏感,且其抗偏載能力強,所以使用橋式傳感 器的秤體可以實現順坡安裝。目前在高速公路收費站順坡安裝的秤體已超過3000臺,其中最大安裝坡度為5.6%,均工作正常。

(三）溫度變化的影響

在我國大部分地區，夏季正午陽光直射下，枰體表面溫度可達60°C以上，而夜間又會降至30°C以下，一天之內溫差達30°C以上，對于21m長的秤體，熱脹冷縮可達10mm，因此無法保證傳感器始終垂直于地面。而冬季與夏季枰面溫差甚至可達60°C以上， 坪面熱脹冷縮可達20mm以上。如何消除熱脹冷縮對傳感器工作的影響，目前行業上沒有成熟的解決方案。

為研究枰體熱脹冷縮對計量性能的影響，筆者設計了一個試驗：選用一臺地磅分別安裝柱式傳感器與橋式傳感器，測量隨著溫度變化’其稱麗度變化情況。

實驗參數設計如下。

秤臺尺寸：3.4x21m；安裝10只30噸傳感器。

試驗氣候條件：8月中旬；晴天；抨體露天安裝。

傳感器：柱式傳感器為進口某國際知名品牌；橋式傳感器為國產某知名品牌。

試驗載荷：30噸標準砝碼，靜態測量。

測量時間點：8.00； 14.00； 20.00。

通過實驗可以看出，對于尺寸大且安裝柱式傳感器的衡器，確實會因為溫度變化，抨體出現熱脹冷縮，導致傳感器傾斜，引起較大誤差；而安裝橋式傳感器的衡器會好得多。

五、柱式傳感器與橋式傳感器的優缺點

(一)柱式傳感器

1、彈性體為回轉體，主要采用車削加工，生產效率高。

2、因為材料抗壓性能較好，柱式傳感器可以做得體積很小，但超載性能依然不降低。

3、抗偏載性能不好，對加載點變化敏感，安裝要求高。

(二〉橋式傳感器

1、抗偏載能力強，對加載點的變化不敏感，安裝要求低，調整方便。

2、體積龐大’制造材料消耗多’要求安裝空間大’搬運笨重。

六、兩種傳感器的適用范圍

根據多年的衡器設計、制造、安裝經驗，以及理論研究分析，筆者對衡器設計時傳感器的選用有以下幾點體會，僅供參考。

1、在一些大型的煤倉抨、料斗秤、室內使用的衡器以及傳感器安裝空間受限的衡器中，柱式傳感器由于體積小、過載能力好，有較大的優勢。

2、在幾何尺寸較大且室外安裝受熱脹冷縮影響較嚴重的衡器中，橋式傳感器更為適用。

3、對于需要在坡道安裝的大型衡器，由于橋式傳感器抗偏載能力強，對加載點變化不敏感，宜選用橋式傳感器。

4、在大多數常見衡器中，兩種傳感器都能適用。