地磅傳感器就外觀區分（fèn）有兩種（zhǒng），主要為柱式傳感器（qì）與橋式（shì）傳感器，兩種傳（chuán）感（gǎn）器的優缺點區別在（zài）什麽地方？適用範圍又分別是什麽？看完下（xià）文希望可以給你提供一（yī）些參考（kǎo）。
目前，我國的地磅製造（zào）業所采用的稱重傳 感器以柱式傳感器和橋式傳感器最為普遍，關（guān）於 柱式傳感器與橋式傳感器的優劣問題也一（yī）直爭論 不（bú）休，那麽柱式傳感器與橋式傳（chuán）感器各（gè）有什（shí）麽優 缺點呢？
電子衡器所用（yòng）的傳感器（qì）基本上都是（shì）應變（biàn）式稱 重傳感器，應變式稱重傳感器從設（shè）計原理上分為（wéi） 正應力傳感器與剪（jiǎn）切應力傳感器。正應力傳感器 是（shì）通過測量拉（lā）伸、壓縮（suō）和彎曲應力來進行工作（zuò）的； 剪（jiǎn）切應力傳感器是通過測量剪切應（yīng）力進行（háng）工作的。 正（zhèng）應力傳感器的典型代表是柱式傳感器，剪切應 力傳感器的典型代表是橋式傳（chuán）感器（qì）。
柱式傳感器（qì）與橋式傳感（gǎn）器
(一)柱式稱重傳感器
關於柱式傳感器的（de）特點，《中國衡器實用技術 手冊》中（zhōng）的（de）描述如下：結構（gòu）緊湊，幾何形狀簡單（dān）， 設計計算、機械加工、熱處理、電阻應變計粘貼 等（děng）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（yì）於實現焊（hàn）接密封和抽真空 充氮新工藝。但其缺點也很突出，主要有（yǒu）：固有 線性差，最大可達0.3%FS以上。這是因（yīn）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（jié）麵由於橫向收縮而減小，故應力與應變超比 例的增加（jiā），使輸出大於線性值。當承受壓向載荷 時，隨著載荷的增加（jiā），彈性元件橫截麵由於橫向 變粗而增大，故應力與應變小於比例增加，使輸 出小於線性值。外（wài）載荷越大，非線性誤差越大。 隻有進行非線性（xìng）補償，才能使稱（chēng）重傳感器達到較 高的準（zhǔn）確度等級。
試驗證明，在一般情況下，單（dān）柱式稱重傳感 器抗水平側向載荷的能力，在其額定載荷的（de）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50%，作為傳感器的應用性能是至 關重要的。
而整體三柱式、 四柱式傳感器由於加工工藝 複雜，製造成（chéng）本太（tài）高，因（yīn）此在市場上見不到，目前市場上的（de）柱式傳感器（qì）均為單（dān）柱式傳感器。
(二）橋（qiáo）式稱重傳感器
20世紀70年代中期，為克服測量正應力（lì）應 變式負荷傳（chuán）感器的各項缺點，美（měi）國學者霍格斯特（tè） 姆開創了不應用彈性元件的（de）正應力而利用剪切應 力設計和（hé）製造（zào）傳感器的先例，為剪切應力傳感器（qì） 的發展（zhǎn）奠定了（le）理論基礎。由於剪切應力傳感器的 彈性元件多為受剪的直梁結（jié）構，剪力沿梁的長度方（fāng） 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（yā）縮載荷作用下，變形量幾乎 一致，使得拉壓靈（líng）敏度對稱性好；利用結構對稱和 貼片組橋技巧（qiǎo），極大地提高了抗側向和偏心載荷能 力；並且（qiě）外形低、剛度大、固有線性好、容易防護（hù） 密封。正是這些正應力傳感器無法具備的特點，使 得剪切應力稱重傳感器在電子（zǐ）衡器製造業得到了廣 泛應用，形成了一個強大的發展潮流。
橋式（shì）稱重傳感器（qì）有如下特點：
(1）剪力沿（yán）應變梁長度方向為一常量，稱重傳 感器輸出與梁（liáng）彎矩無關，隻與剪切應（yīng）力成（chéng）比例， 因而（ér）輸出（chū）對加載點變化不敏感；
（2）由於應變區（qū）為工字梁，在腹板上中性軸處 的應力單元為（wéi）純剪狀態，在外載荷作用下受剪的 截麵積（jī）不發生變化（huà），各電阻應變計產生基本相同 的電阻變（biàn）化，固（gù）有線（xiàn）性好；
（3）因為工字型截麵剪切應力分布（bù）比較均勻， 電阻應變計粘貼在（zài）四個盲孔內的最小寄生應（yīng）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（yīng）變計及補償元器件均在盲孔內，不 僅得到了最好的保護，還便於用聚胺酯灌封（fēng），防 護等級高；
(5)加載點和兩個支撐點自成平（píng）衡力係，安裝 維護方便；
(6）鋼（gāng）球與球座接觸傳遞外載荷理論上為（wéi）點接 觸，實際是一個很小的接觸圓。由（yóu）於鋼球隻傳遞 軸載荷，不傳遞橫（héng）向載荷和橫向（xiàng）扭（niǔ）矩，保證了測 量準確度。
三、行業對於對柱式傳感器與（yǔ）橋式傳感器的 爭論焦點
(一（yī）)柱式（shì）傳感器較橋式傳感器動態響應快
柱（zhù）式傳感器固有頻率高（gāo）（幾萬到十幾萬赫 茲），動（dòng）態響應快（kuài）。
橋式傳感器固有頻（pín）率低（幾千赫茲），動態響 應相對較慢。
(二柱式傳（chuán）感器較橋式傳感器安裝（zhuāng）要求高， 調整麻煩。
四、對這兩個問題的理解
(一)動態響（xiǎng）應速（sù）度問題的理論分析
單純看兩種（zhǒng）傳感器的固有頻率，確實柱式傳 感器的固（gù）有頻率數十倍於橋式（shì）傳感（gǎn）器，這是不爭 的事實。然而，秤是（shì）由秤（chèng）體、傳感器和儀表組成 的，秤（chèng）的響應（yīng）速度才是決定使用性能的最終因素。 秤的響應速度主（zhǔ）要由秤體的響應速度、儀表的響 應速（sù）度、傳（chuán）感器的響應速度共同決定。
關於儀表的響應（yīng）速（sù）度，隨著電子技術的飛速（sù） 發展，製造高分辨率、高響應速度的儀表已經不 是難事。但是（shì）提高秤體的響應速度確實不（bú）易，目 前各生產廠家的秤體（tǐ）結構、使用材料大同小異， 秤體的固有頻率通常在3hz〜5hz，且無法進一（yī）步 提高。經過多次試驗測（cè）得100t秤體的固有頻率（lǜ）約 為4.2hz，其他噸位的秤體也差異不（bú）大。即秤體震（zhèn） 蕩一個完（wán）整的波形需要1/4.2秒（238.1m)。即秤 體的響（xiǎng）應時間為238.1ms。因此，一台秤的（de）響應（yīng）時（shí） 間取決於秤體的（de）響（xiǎng）應時間。
在同（tóng）一台秤上同時安裝柱式傳感（gǎn）器與（yǔ）橋式傳 感器，將它們的信號同時引入儀表，采集車輛通 過秤台時的信號波形。結果采集到的兩種傳感器 的輸出波形驚（jīng）人的（de）一致。為什麽會出現這樣的情況呢？因為秤體固有頻率（lǜ）隻有幾赫茲，而橋式傳感器固有頻率在上（shàng）千赫茲，已完全滿足衡器數據采集需要，柱（zhù）式傳感器更（gèng）高的 固有頻率發揮不出（chū）優勢。
通過實驗，可以得出結論：兩種傳感器應用 在（zài）汽車衡中時（shí），他們的性能沒有差異。實驗結果（guǒ） 與理論分析完全吻（wěn）合。
(二)關於傳感器安裝 (1)柱（zhù）式傳感器安裝（zhuāng）
柱式傳感器安（ān）裝時要求傳感器中心線與地麵 垂直，這是大家共知的事實。這是傳感（gǎn）器自身結（jié） 構所決定的。關於柱（zhù）式傳感器（qì）為什麽要豎直安裝， 學術界（jiè）有（yǒu）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（zuò）用時，力F會分解為Fy、Fx兩（liǎng）個分 力，Fy平行於傳感器軸線，使傳感器產（chǎn）生變形。 也就是（shì）說傳感器所檢測到的力為Fy。因此會產生誤差。
2)截麵變化學（xué）說
當傳感器傾斜安裝時，其彈性（xìng） 體的截麵（miàn）積發生了變化，為與力的作用線垂直的 截麵1，所以（yǐ）會產生誤（wù）差。
這兩種學說從（cóng）兩個不同的角度（dù）分析了柱式傳 感器安裝不豎（shù）直時，產生誤差（chà）的原因。按照這兩 種（zhǒng）理論計（jì）算出來的結果是一致的。
(2)橋式傳感器安裝
橋式傳感器，由於剪力沿應變（biàn）梁長度方向為（wéi） 一常量（liàng），稱重傳感器輸出與梁彎矩無關，隻與剪 切應力成比例，因而輸出對加載點變化（huà）不敏感。 所以橋式傳感器的安裝精度要求遠低於柱式傳感 器（qì）。
五、柱式傳感器（qì）與橋式傳感器應用體會
(一)兩（liǎng）種傳（chuán）感器對基礎的要求
經過多年（nián）的實踐積累，我們總結出柱式傳感 器對基（jī）礎預埋板的水（shuǐ）平度要求較（jiào）高，預埋板水平（píng） 度達到1/500時（預埋板為（wéi）500x 500mm時（shí），傾斜 度不大於1mn)，傳感器可正常（cháng）工作。橋式傳感（gǎn）器 預（yù）埋板水平度1/200時，即可（kě）正常工作。
(二)關於坡道（dào）安裝問（wèn）題
由於柱式（shì）傳感器抗側向力較差，安裝時（shí）傳感 器中心線應與地麵垂直。因此，國內知名度較高 的（de）衡（héng）器企業使用柱式傳（chuán）感（gǎn）器時，均采取秤體水平 安裝的方式。當秤體（tǐ）安裝在有坡度的高速公路（lù）收 費站（zhàn）時，秤體兩端采取調坡處（chù）理的方（fāng）式（shì）。
而橋式傳感器輸出與梁的彎矩無關，隻與剪 切應力成比例，輸（shū）出對加載點的變化不敏感，且其抗偏載能力（lì）強，所以使用橋式傳感器的（de）秤體可 以實現順坡安裝（zhuāng）。目前在高速公路收費站順坡安 裝的（de）秤體已超過3000台（tái），其（qí）中最大安裝坡度為 5.6%，均工（gōng）作正常。
(三（sān）)溫度變化的影響
在我（wǒ）國大部分（fèn）地區，夏季正午陽光直射下， 秤體表麵溫度可（kě）達60℃以上，而夜間又會降至 30℃以下，一天之內溫差（chà）達30℃以上，對於21m長的秤（chèng）體，熱脹冷縮可達10mm，因此無法保證傳 感器始終垂直於地麵。而冬季與夏季秤麵溫差甚 至可達60℃以上，秤麵熱脹冷（lěng）縮可達20mm以上。 如何消除熱脹冷（lěng）縮對傳感（gǎn）器工作的（de）影響，目前行 業上沒（méi）有成熟的（de）解（jiě）決方案。
為研究秤體熱（rè）脹冷縮對（duì）計量性能的影響，筆 者設（shè）計了一個試驗：選用一台地磅分別安（ān）裝柱 式（shì）傳感器與橋式傳感器（qì），測量隨著溫（wēn）度變化（huà），其 稱量精度變化情況。
實驗設（shè）計：
秤台尺寸（cùn）：3.4mx 21m，安裝10隻30t傳感器；
試驗氣候條件：8月中旬，晴天，秤體露天安裝；
傳感器：柱式傳感器為進（jìn）口某國際知名品（pǐn）牌， 橋式（shì）傳感器為國產某知名品牌；
試驗載荷：30t標準柱碼，靜態（tài）測量；
測量時間點:8:00，14:00，20:00。
通過（guò）實驗可以看出，尺寸大且安裝柱式傳感 器的衡器確實會因為溫度變化秤（chèng）體出現熱脹冷（lěng）縮， 導致（zhì）傳感器傾斜，引起較（jiào）大誤差；而安裝橋式傳感器的（de）衡（héng）器會好得多。
六、柱式傳感器與橋式傳感器優缺點
(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（jiā）載點變（biàn）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（dī），調整方便；
(2)體積龐大，製造材料（liào）消耗（hào）多，要求安裝空 間大（dà），搬（bān）運笨重。
七、兩種傳感器的適用範圍
根據多年的（de）衡器設計（jì）、製造、安裝經驗，以（yǐ） 及理論研究分析，筆者對衡器（qì）設計時傳感器（qì）選用 有以下幾點體會，僅供參考。
(1)在一些（xiē）大（dà）型的煤倉秤、料鬥秤、室內使 用（yòng）的衡器（qì）以及傳感器安裝空間受限的衡器中，柱 式傳感器由於體積小，過載能力好，有較大（dà）的優 勢。
(2)在幾何尺寸較大且室（shì）外安（ān）裝，熱脹冷縮影 響較（jiào）嚴重的衡器中，橋式傳感器更為適用。
(3)需要在坡道安裝的大型衡器，由於橋式傳 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) 其實在正常環境中，柱式傳感器與橋式傳感器都可以用。
