大氣壓力的變化對(duì)電子秤稱重傳感器的輸出存在一定的影響，當(dāng)該影響量超過(guò)一 定量時(shí)會(huì)影響到電子秤傳感器的計(jì)量性能；通過(guò)大量的試驗(yàn)分析，確定大氣壓力的變化對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同量程、不同準(zhǔn)確度等級(jí)及不同密封工藝的電子秤稱重傳感器帶來(lái)的影響量的大小，從而提出是 否有必要在型式試驗(yàn)時(shí)對(duì)所有的電子秤稱重傳感器都做大氣壓力影響試驗(yàn)。

一、弓丨言

稱重傳感器是電子秤的核心部件，其計(jì)量 性能直接影響到貿(mào)易結(jié)算的準(zhǔn)確性；大氣壓力影 響是稱重傳感器的重要性能之一，國(guó)際法制計(jì)量 組織稱重傳感器國(guó)際建議OIML R60及稱重傳感器 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7551-2008均規(guī)定：當(dāng)大氣壓力變化 可能明顯地影響傳感器輸出時(shí)，應(yīng)考慮這種變化; 因此大氣壓力影響也是稱重傳感器型式評(píng)價(jià)必須 試驗(yàn)的項(xiàng)目之一。盡管傳感器的輸出受大氣壓力 變化影響，但大氣壓力的變化對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同 量程、不同準(zhǔn)確度等級(jí)、不同密封工藝的稱重傳 感器帶來(lái)的影響量的大小是不同的，有的稱重傳 感器幾乎沒(méi)有影響。根據(jù)我們多年來(lái)大量的試驗(yàn) 分析統(tǒng)計(jì)，大氣壓力影響試驗(yàn)項(xiàng)目不符合要求的 情況極少出現(xiàn)。

二、大氣壓力對(duì)電子秤稱重傳感器的影響機(jī)理

按照制造工藝的不同，稱重傳感器的密封方式 大致可分膠封、焊接密封兩類；理論上說(shuō)，膠封的 稱重傳感器，當(dāng)環(huán)境大氣壓力產(chǎn)生變化時(shí)，內(nèi)外部 不能形成壓差，所以大氣壓力的變化應(yīng)該對(duì)它沒(méi)有影響；而焊接密封的稱重傳感器，當(dāng)環(huán)境大氣壓力 產(chǎn)生變化時(shí)，內(nèi)外部會(huì)形成壓差，從而對(duì)傳感器產(chǎn) 生附加作用力，當(dāng)該作用力與傳感器受力方向一致 時(shí)，可能對(duì)輸出會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

焊接密封的稱重傳感器通常用波紋管或不銹 鋼膜片進(jìn)行焊接密封，柱式傳感器通常采用不銹 鋼膜片密封焊接，如圖1所示。

當(dāng)大氣壓力變化ikp時(shí)，膜片上受到的附加作用 力可表示成：

其中：F—稱重傳感器的最大量程對(duì)應(yīng)的力 值（N

于是可以根據(jù)式（D、 (2估計(jì)大氣壓力對(duì) 傳感器輸出的影響，由式（D、 (2可見(jiàn)，大氣 壓力變化引起稱重傳感器輸出的變化與密封膜片 受力面積及稱重傳感器的量程有關(guān)；小量程的傳 感器影響量相對(duì)較大，但這種柱式結(jié)構(gòu)的傳感器 量程一般都在It以上，所以實(shí)際大氣壓力影響也 不大。

對(duì)于較小量程的稱重傳感器一般采用波紋管 焊接密封的方式，如圖2、圖3所示，大氣壓力變 化引起的傳感器的輸出變化也可按式（D、 (2 進(jìn)行估計(jì)，只是前者傳感器其受力方式與加載方 向不一致，所以大氣壓力對(duì)它的影響較小。后者 大氣壓力變化引起的附加作用力與傳感器受力方 向一致，大氣壓力對(duì)它的影響較大。

三、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣壓力影響的要求 由于大氣壓力可能影響稱重傳感器的計(jì)量特 性，稱重傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7551-2008對(duì)其有明確的規(guī)定，要求在95kPa?105kPa的大氣壓力范圍內(nèi)，當(dāng)大氣壓力變化1kPa時(shí)，傳感器輸出變 化不應(yīng)大于最小檢定分度值Vnm，并規(guī)定了具體計(jì) 算方法：

四、大氣壓力試驗(yàn)裝置

傳感器大氣壓力影響需要用專用大氣壓力模 擬裝置進(jìn)行試驗(yàn)，為了更好地滿足稱重傳感器大 氣壓力試驗(yàn)要求，我們研制了一臺(tái)氣壓環(huán)境模擬 試驗(yàn)裝置，該裝置由密閉壓力腔體、全封閉壓縮 機(jī)、換向閥、擴(kuò)散硅壓強(qiáng)傳感器及壓力控制用數(shù) 字指示控制儀等部分組成。其工作原理為將傳感 器放置在密閉的腔體內(nèi)，將傳感器的輸出導(dǎo)線通 過(guò)特殊設(shè)計(jì)的電源-信號(hào)傳遞接頭從密閉的腔體 內(nèi)向外部傳遞，并和外部的傳感器指示儀表相連 接。 數(shù)字壓力指示控制儀根據(jù)擴(kuò)散硅壓強(qiáng)傳感器 測(cè)量到實(shí)時(shí)壓力控制全封閉壓縮機(jī)工作，用換向 閥選擇增加或減小腔內(nèi)壓力，達(dá)到預(yù)期氣壓大?。?/span> 進(jìn)而對(duì)放置在腔內(nèi)稱重傳感器的輸出變化進(jìn)行測(cè) 量。如圖4所示。

使用時(shí)將稱重傳感器放置在密閉壓力腔體內(nèi)， 將傳感器電纜線按規(guī)定的要求連接到箱體內(nèi)的全 封閉多芯電接頭上，將密封門關(guān)閉鎖緊；根據(jù)試 驗(yàn)要求設(shè)置控制目標(biāo)壓力，啟動(dòng)壓縮機(jī)使密閉腔體內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)定壓力，用精密數(shù)字測(cè)量?jī)x對(duì) 稱重傳感器輸出進(jìn)行測(cè)試，控制系統(tǒng)如圖5所示。

該裝置采用特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼內(nèi)膽確保氣密性 和傳感器測(cè)量要求，從而在氣壓變化準(zhǔn)確的前提下 可保證了稱重傳感器的輸出變化測(cè)量的準(zhǔn)確。其特 點(diǎn)是密封性好，準(zhǔn)確度高，有較大的尺寸空間，能 對(duì)大尺寸的傳感器以及能同時(shí)對(duì)多只傳感器進(jìn)行測(cè) 量，滿足稱重傳感器國(guó)家型式評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室的需要。

五、試驗(yàn)情況

使用上述試驗(yàn)裝置，對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同量程、 不同密封方式的稱重傳感器做了大量的試驗(yàn)，例 舉典型測(cè)試結(jié)果如表1所示。

由表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，波紋管密封焊接的S 形200kg稱重傳感器每10kPa的零點(diǎn)輸出變化為 0.00434mV/V，在上述試驗(yàn)中影響量最大；該傳感 器的滿量程輸出為2mV/V，按照公式(1)、 (2)計(jì)

算該稱重傳感器的大氣壓力影響：

按C1級(jí)，vmn=0.2kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.25； vmn=0.1kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v 為單位的變化為0.50。

按C2級(jí)，vnm=0.2kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.5； vmn=0.1kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v為 單位的變化為1.0。

按C3級(jí)，vmn=0.2kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v為單 位的變化為0.75； vmn=0.1kg計(jì)算時(shí)，每千帕以v 為單位的變化為 1.5。

顯然，S形200kg稱重傳感器按C2、C3級(jí)計(jì) 算所得大氣壓力影響已經(jīng)超過(guò)允許值。

六、結(jié)束語(yǔ)

大氣壓力影響是稱重傳感器的一個(gè)重要影響量，大量試驗(yàn)結(jié)果表明：稱重傳感器受大氣壓力 的影響程度與其類型、量程及準(zhǔn)確度有關(guān)，較大 量程稱重傳感器受大氣壓力的影響較?。粦冶哿?式結(jié)構(gòu)的稱重傳感器受大氣壓力的影響也很?。?膠封的稱重傳感器幾乎沒(méi)有影響；另外，相同類 型的傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)越高，大氣壓力影響量計(jì) 算值越大。所以，只有量程較小并且大氣壓力產(chǎn) 生附加力與傳感器加荷方向一致的焊接密封式稱 重傳感器需要進(jìn)行大氣壓力影響試驗(yàn)，其余稱重 傳感器受大氣壓力的影響基本不影響其計(jì)量性能， 特別是膠封的稱重傳感器，因此我們建議在對(duì)稱 重傳感器進(jìn)行型式試驗(yàn)時(shí)，不必對(duì)所有的稱重傳 感器做大氣壓力影響試驗(yàn)，僅對(duì)焊接密封的小量 程傳感器進(jìn)行大氣壓力影響試驗(yàn)，以免浪費(fèi)大量 的人力物力資源。