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传感器与自动检测技术及实验实验报告院－系：专业：年级：学生姓名：学号：XXXXXXX 工学院实验报告单课程名称 传感器与自动检测技术实验 成绩 实验名称实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验日期所在系 自动化 班级 所学专业 电气工程及其自动化学号 姓名 同组人一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=ε为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压U O14/εEK =。
三、实验仪器和设备：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
四、实验内容和步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，接上桥路电源±4V （从主控箱引入）如图1-2所示。
柱式压力传感器使用注意事项
柱式压力传感器是一种常用的压力测量设备，广泛应用于各行各业，但是在使用时仍需要注意以下几点：
一、使用环境
柱式压力传感器适用于干燥，无腐蚀性气体介质的测量。
在使用前，应仔细查看介质是否符合要求，避免因介质的不合适而导致传感器的损坏或测量结果不准确。
二、安装方式
在安装时，应保证柱式压力传感器与管线密封良好，并保证其正常对中。
为了避免传感器测量数据出现误差，应该在安装时避免强烈的振动和冲击。
三、使用过程中的注意事项
1、在使用柱式压力传感器时，避免使用者强烈碰撞或摔落误处理，以免损坏其内部部件。
2、在使用柱式压力传感器测量压力时，应注意避免超载。
当量程过大或感应器超载时，应立即停止使用，以避免产生永久性损坏或对用户造成伤害。
3、柱式压力传感器采用动态测量方式，传递到检测仪表的电信号的产生和成形时间较长，受到信号加工和电缆传输的影响较大，因此在实际应用中，应该及时处理数据，以缩小误差范围，保证测量数据的精确度。
四、存储及保养
在长时间不使用时，应将柱式压力传感器放在干燥的地方存放，以防止雨水或沉积物的侵蚀。
在长时间使用中，在环境未变化的情况下，必须定期检查并校准，以保证测量精度。
总之，柱式压力传感器在使用时，应牢记以上几点注意事项，并
在使用过程中不断进行检修、校验和保养，以保证其正常使用和良好的测量效果。
应变式传感器的分类
应变式传感器是一种常见的物理量传感器，可以通过测量应变来检测各种物理量，如力、压力、重量等。
根据不同的分类标准，应变式传感器有多种分类方式：
1. 根据用途分类：应变式传感器可以用于测量力、压力、重量等物理量，因此可以根据其用途分为测力传感器、称重传感器、压力传感器等。
2. 根据结构形式分类：应变式传感器可以根据其结构形式分为平膜片式、平行梁式、柱式、桥式、悬臂梁式、双梁式、轮辐式、压力环式、板环式等。
3. 根据敏感元件分类：应变式传感器主要由敏感元件和转换元件组成，因此也可以根据敏感元件的材料和结构分为金属电阻应变片和半导体应变片。
4. 根据测量范围分类：应变式传感器可以用于测量各种物理量，其测量范围也各不相同，因此可以根据测量范围分为微应变传感器和大量程传感器。
5. 根据输出信号分类：应变式传感器可以根据其输出信号的类型分为模拟输出和数字输出两种类型。
总之，应变式传感器的分类方式多种多样，可以根据不同的需求和标准进行选择。
桥梁工程应变测试三种传感器的分析摘要：本文分析了桥梁工程施工监测、健康监测、荷载试验监测中广泛使用的三种传感器，对三种传感器的特点及各自的运用进行论述。
关键词：桥梁；电阻应变片；振弦式应变计；光纤光栅应变传感器1、引言桥梁构件应力与结构安全直接相关，应力测试至关重要。
通过测量应变再利用弹性模量换算为应力，这一种方式应用普遍，应变测试技术作为桥梁结构施工监测、健康监测、荷载试验的手段，在桥梁工程中使用最多的应变传感技术是电阻应变片、振弦弦应变计和光纤光栅应变计。
2、电阻应变片运用评述电阻应变片（见图1）测试应变的原理是应用电阻丝的电阻值随金属丝的变形而变化的关系，及金属丝的应变效应，将力学参数（压力、荷载、位移、应力或应变）转换为与之成比例的电学参数。
测量应变时将应变片用粘贴剂粘贴在试件上，试件受荷载作用产生变形，金属丝随着发生变形，应变片的电阻值也就发生变化。
按应变片的敏感栅的不同分为丝式应变片、箔式应变片、半导体应变片等。
三种应变片中，丝式应变片由于横向效应较大已遭淘汰，半导体式应变片是利用半导体材料的压阻效应制成，灵敏度高，输出信号不用放大就可直接测量，其缺点在于温度系数大、数据稳定性差、非线性大等，所以在工程中也较少使用。
目前，利用照相制版或光刻腐蚀技术制成的箔式应变片最为常用，其优点在于散热能力好，零点漂移小、允许通过较大电流，有利于提高测量灵敏度。
图1 应变片的基本构造电阻应变片是专门针对结构应变测量的仪器，和电阻应变仪配套使用，与其相应的各种结构试验及施工测试方法工艺非常成熟，针对大型结构测点多、结构复杂的特殊要求，开发了数十、上百路的多通道应变寻检仪。
但是应变片由于其原理的制约，输出信号极为微弱，极易受引线长度及连接质量、环境温度及电磁场等内外界因素的影响，给其后续应变测量仪的信号处理留下了许多隐患，使得应变测量仪的现场标定、漂移抑制、调零成了困扰工程测量界的几大难题。
特别是用于大型结构中的多路应变测量仪，每次测量时都需要对其每一路进行调零、校正、标定，不但仪器十分复杂、昂贵，而且操作繁琐、困难，应变片测量精度及长期可靠性始终不能令人满意，一般仅用于施工及验收时作参考，基本上是不能用于时间较长的施工监测。
柱式传感器原理
柱式传感器通过利用物体对压力、弯曲或液位等的变化产生的形变，来检测并测量相关物理量。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 压力传感器：柱式压力传感器利用物体对压力的响应，常使用金属或硅等材料制成的柱形弹性体作为敏感元件。
当被测物体施加压力时，柱式弹性体会发生形变，进而改变电阻、电容等电性特性，通过测量这些电性参数的变化，可以得到压力值。
2. 弯曲传感器：柱式弯曲传感器利用物体受到外部力矩时发生的弯曲变形来测量相关物理量。
常见的柱式弯曲传感器采用压电材料或电阻应变片制成的细长柱体作为敏感元件。
当受到力矩作用时，柱体会发生弯曲，从而改变其电性或机械性质，进而实现物理量的测量。
3. 液位传感器：柱式液位传感器常用于测量液体的高度或压力。
传感器内部设置有多个柱状电极，液体的高度或压力将会影响电极的接触情况。
通过测量电极之间的电阻、电容等特性的变化，可以推断出液体的高度或压力。
总的来说，柱式传感器利用柱状构型的敏感元件来感知物体对压力、弯曲、液位等的变化，从而实现对相关物理量的测量。
不同类型的柱式传感器在敏感元件的选择和制作工艺上可能有所不同，但基本的工作原理是类似的。
柱式传感器与桥式传感器的性能分析目前，我国的电子衡器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。
那么柱式传感器与桥式传感器各有什么优缺点呢？今天我想把自己在长期从事衡器设计、制造中对这两种传感器的一些理解、思考、体会拿出来与大家做一个交流，希望能起到一个抛砖引玉的作用，引起更多人的思考，研究。
对本人观点中的不足之处，希望大家给予批评指正。
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、压缩和弯曲应力来进行工作的；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。
一、权威文献对对柱式传感器与桥式传感器的描述1、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》中是如下描述的：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（摘自《中国衡器实用技术手册》P319）。
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50%，作为传感器的应用性能是至关重要的。
（摘自《中国衡器实用技术手册》P323）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。
称重传感器摘要：随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
一：主题称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应变式使用最广。
其实称重传感器就是压力传感器，形状不一样而已，通常有很多种方法传感的，但我见到，用得比较多，比如地磅用的那些，一般为电涡流式也就是说，他有一个电涡流触发绕组，然后还有一个传感器感应电涡流强度由于这个传感器整体是金属封装，电涡流在其内部，受到压后形变，涡流就发生变化，放大后就可以读到数据了然后，封装这个东西的材料，通常选用刚性材料，总之，就是一般的金属，比如钢，但肯定不会用很软的东西的。
至少电涡流方式传感的压力传感器，是不会用软金属制造的。
因为即使是钢，就算受到压力形变那么几微米，那么电涡流的变化也足够感应出到底变化了多少而且如果是软金属，称很重东西的时候，可能很容易出问题。
二：内容1.工作原理1．高速定量分装系统本系统由微机控制称重传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装的任务。
系统采用MCS-51单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，其硬件电路框图如图1所示，用8031作为中央处理器，BCD拔码盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接送入8031微处理器中，其数字量由微机进行处理。
第五部分传感器模块第一章概述传感器模块也称为称重模块。
JCM系列静载称重模块是针对用户对一些容器实施称量时需要一体化称重单元，而结合本公司高精度称重传感器，研制开发的一种产品。
将称重传感器、载荷传递装置和安装板等部件结合在一起，可以简便地与多种机械设备相连接，如滚道、平台、罐体、料斗等。
它采用模块化设计，具有结构简单，安装维护方便，互换性好的特点，适用于各种静载称重的场所。
可满足容器等承重体在外界环境变化影响下的准确称量。
第二章主要技术指标第三章结构原理JMX系列静载称重模块为了消除外界环境非预想力的影响，按其承压头所受约束形式的不同划分，它有三种基本形式：全约束模块、半自由模块、自由模式。
（一）悬臂梁称重传感器模块1．全约束模块——称重模块Ⅰ1：下安装板 2：称重传感器 3：上安装板 4：跨接导线 5：上压头6：防倾覆螺杆 7：侧板其各部分作用为：（1）下安装板：提供用于称重传感器的安装板，带4个安装孔可用于与用户基础安装板的连接。
（2）称重传感器：实现对载荷量值的采集。
（3）上安装板：带4个安装孔用于与用户容器支撑脚安装板的连接。
（4）跨接导线：使称重传感器上下安装板成为等势体，保护称重传感器免受非预想的过电流对其产生的损害。
（5）上压头：实现对载荷量值的传递，与上安装板组合限制容器在水平范围内产生的位移。
（6）防倾覆螺杆：正常状况下，防倾覆螺杆的上平面距上安装板上平面有2~3mm间隙，起防过载的作用，一旦发生危险防倾覆螺杆的端部可阻止容器的翻转。
防倾覆螺杆在更换传感器时也可以将其升起以支撑容器支腿，为更换传感器提供方便。
（7）侧板：用于运输和安装时避免传感器受到过载荷的冲击，正常使用时去除。
该模块由于在水平范围内为全约束，仅能在竖直方向运动而得名，其模块示意图为：（见右图）2、半自由模块——称重模块Ⅱ其结构示意图如下：1：下安装板 2：称重传感器 3：上安装板 4：跨接导线 5：垫板6：上压头 7：挡块 8：防倾覆螺杆 9：侧板其各部分作用为：（1）下安装板：提供用于称重传感器的安装板，带4个安装孔可用于与用户基础安装板的连接。
柱式力传感器的工作原理
柱式力传感器是将力的大小转换为电信号的器件。
在传感器的性能参数中，灵敏度和分辨率是重要参数，在其他性能相同的情况下，灵敏度越高，分辨率越高。
柱式力传感器以其灵敏度高、分辨率高、抗过载能力强等优点，广泛应用于工程测试中。
柱式力传感器分为有源和无源两类。
无源柱式力传感器主要用于测量单轴、多轴或受偏心载荷的结构，有源柱式力传感器则主要用于测量受均布载荷作用的结构或在结构上测量应力。
由于有源柱式传感器具有稳定性好、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，因此，有源柱式力传感器成为目前压力测试技术中应用最广的一种压力传感器。
柱式液压压力传感器有轴向、周向和横向三个方向的结构形式。
柱式力传感器的弹性元件由弹性梁组成，当液压油压作用在弹性梁上时，弹性梁受压而弯曲变形，弹性梁上相应位置处的应变片（或称电阻应变片式）的阻值发生变化，通过测量阻值就可得到液压油压力变化量。
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柱式称重传感器产品型号：HDW401产品价格：1000到5000元产品品牌：贺迪产品类别：压力传感器-表压发布地区：广东省-佛山市发布时间：2012-8-21 8:54:32柱式称重传感器称重传感器、测力传感器的统称为负荷传感器!称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置!本系列也称为:柱式称重传感器,柱式测力传感器,柱式传感器等.HDW401柱式称重传感器(测力传感器)弹性体采用不锈钢材质；全密封焊接；有防雷击，可自动恢复，安装方便等优点。
柱式测力传感器工艺成熟，质量可靠，广泛应用于机械设备、称重设备、平台秤、汽车衡、轨道衡等各种场合力的测量和控制。
技术参数：量程范围(t) : 10、20、25、30、40、50、100精度等级 : C3综合误差(%F.S) : 0.02灵敏度(mv/v) : 2.0±0.002非线性(%F.S) : 0.017滞后(%F.S) : 0.02重复性(%F.S) : 0.01蠕变(%F.S/30min) : 0.02零点输出(%F.S) : ±1输入阻抗(Ω) : 700±7输出阻抗(Ω ) : 700±7绝缘电阻(MΩ) : ≥5000(100VDC)激励电压（V） : 9～12（DC）常温补偿范围(℃ ) : -10～+40使用温度影响(℃ ) : -35～+65零点温度影响(%F.S/10℃) : 0.017灵敏度温度影响(%F.S/10℃): 0.014安全过载范围：150(%F.S)极限过载范围：200 (%F.S)防护等级：IP65电缆线：四芯屏蔽电缆Φ4 0.42m接线方法：输入(电源) +红色；输入(电源) -黑色；输出(信号) +绿色；输出(信号) -白色仪器仪表世界网/。
电子地磅称重传感器选择
电子地磅称重方面，众所周知，传感器是其核心部件。
那么到底什么是称重传感器呢，称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。
用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整电子地磅的可靠性和安全性。
称重传感器按结构类型分主要有S行双连孔式传感器，柱式传感器，轮辐式与桥式传感，柱环式传感。
S行双连孔式称重传感器量程范围一般在2Kg到500Kg，这种类型称重传感器抗偏，抗侧能力较强。
柱式称重传感器的测量范围都很大，一般最大可以达到几百吨，它刚性好，抗过载能力强，加工也简单，重量也比较轻。
轮辐式称重传感器由于结构的对称性，所以能够承受大的侧向力，由于它有较大的滞后误差，很多场合都被桥式称重传感器所取代。
桥式称重传感器的弹性体形状象桥，因此得得名。
称重传感器在选用过程中一般要考虑以下问题：
1、安装要求，有些场合就直适合某种特定的称重传感器。
2、使用环境条件，如需密封、防爆等。
3、称重传感器的精度等级。
精度等级通常由弹性体结构决定，以及处理过程中是否有线性补偿。
4、称重传感器的量程范围。
估算被测物体的最大重量在多少，
要想获得较准备的测量数值一般选择的量程是被测体最大重量的2到2.5倍。
5、称重传感器使用过程受温度影响的特性和蠕变特性。
称重传感器误差。
柱式传感器是一种测量元件。
采用仿真与实验方法，探讨了不同高度柱式应变测力传感器在各种偏心和斜载条件下，电桥直接输出值的百分比误差和利用神经网络进行应变数据融合后输出的百分比误差。
一、柱式拉杆力传感器KM16z力传感器KM16z是一种尺寸最小的传感器，用于测量拉力和压力。
为了施加力，提供了两个螺纹。
防护等级为IP67.负载必须没有横向力和弯矩。
类型：柱式拉杆力传感器; 标称力：2kN，5kN，10kN，20kN，50kN; 准确度等级：0.2％; 尺寸：Ø18mmx 40 mm/Ø29mmx 50 mm; 连接：3米STC-31V-4 / ME-SYSTEME.DE / 24-4 PUR; 材质：不锈钢。
二、柱式单压力传感器KM10力通过传感器中心的万向球节（直径2.4mm，R4）传递。
力传感器组装在平坦表面上。
力传感器以外圆周为中心，例如具有3个销或在0.5mm深的水槽内。
9.8mm - 7.4mm环形成传感器的接触区域。
在中心，可以看到直径7.4毫米的灌封化合物。
内圈不用于定心。
为了防止剥离，接触区域可以用PUR漆固定在平坦的表面上。
由于尺寸小，使用外径仅为1.4mm的Teflon电缆。
处理AWG36绞合线需要使用特殊工具（手术刀，霍夫曼剥线器-AWG36-26）。
Teflon涂层专门用于固定安装，不适合移动使用。
带有中央电缆出口的型号可作为横向电缆出口的替代品。
此版本的电缆类型为STC-31v-4RWBG，PVC，直径2,2mm。
类型：柱式单压力传感器; 标称力：25N，50N，100N，200N，500N，1kN; 准确度等级：1％; 尺寸：Ø9.8mmx 4 mm; 力传递：负载按钮R10，Ø2.4mm; 连接：3米电缆STC-36T-4; 材质：不锈钢; 重量：10克。
郑州沐宸自动化科技有限公司致力于力传感器及信号处理的系统工作，公司在力传感器领域有着不断的追求。
电子汽车衡重复性误差产生的原因分析摘要：本文重点介绍引起电子汽车衡重复性误差的各种原因，以便在对其进行检定时做出正确的判断。
关键词：电子汽车衡；测量重复性；计量性能Analyse the generating reason of the repeatability error about electronic truck scaleWu ChenAbstract: This article emphatically introduces all kinds ofreasons that causing the repeatability error of electronic truck scale. in order to carry on the test to make correct judgment.Key words: electronic truck scale; measurement repeatability; measurement of performance众所周知，随着电子技术日新月异的发展，电子汽车衡以其方便、快捷、自动化程度高、准确等特点广泛应用于工矿企业、商业贸易等各个领域，是日常贸易结算的重要依据，其称量的准确程度直接影响到企业的成本核算，贸易的公平，严重的可能会影响企业的信誉及生存。
为了更好地发挥它们的作用就必须保证它们的可靠性和计量准确性。
电子汽车衡的计量特性主要包括：准确度等级、检定分度值、最大允许误差、重复性、偏载等。
应用现代科学技术生产的称重传感器、称重显示器只要配置适当，安装正确，电子汽车衡的鉴别力、稳定性均能达到JJG555-1996 《非自动秤通用检定规程》的要求。
在实际使用中，电子汽车衡因其特殊的结构构造（一般为六个支点以上），使其在准确度调整中有一定的难度。
要保证其准确性就首先保证其没有变动性，即有良好的重复性，也就是车辆开到电子汽车衡的每一点上，其称量结果均应一致。
柱式传感器与桥式传感器的性能分析目前，我国的电子衡器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。
那么柱式传感器与桥式传感器各有什么优缺点呢？今天我想把自己在长期从事衡器设计、制造中对这两种传感器的一些理解、思考、体会拿出来与大家做一个交流，希望能起到一个抛砖引玉的作用，引起更多人的思考，研究。
对本人观点中的不足之处，希望大家给予批评指正。
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、压缩和弯曲应力来进行工作的；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。
一、权威文献对对柱式传感器与桥式传感器的描述1、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》中是如下描述的：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（摘自《中国衡器实用技术手册》P319 ）。
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50%，作为传感器的应用性能是至关重要的。
（摘自《中国衡器实用技术手册》P323）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。
2、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，使得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，使得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。
（摘自《中国衡器实用技术手册》P336）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。
由于钢球只传递轴载荷，不传递横向载荷和横向扭矩，保证了测量准确度。
（摘自《中国衡器实用技术手册》P338~339）二、行业对于对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hz），动态响应快。
桥式传感器固有频率低（几千hz），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、本人对这两个问题的理解1、动态响应速度问题的理论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，秤是由秤体、传感器和仪表组成的，秤的响应速度才是决定使用性能的最终因素。
秤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地。
关于仪表的响应速度，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。
但是秤体的响应速度提高确实不易，目前各生产厂家的秤体结构、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。
我们经过多次试验测得100吨秤体的固有频率为约4.2hz，其他吨位的秤体也差异不大。
即秤体震荡一个完整的波形需要1/4.2秒（238.1ms）。
即秤体的响应时间为238.1ms。
因此，一台秤的响应时间取决于秤体的响应时间。
2、实验测试本人曾设计了一个实验，以期分析柱式传感器与桥式传感器应用在汽车衡中的性能差别，试验方法如图1所示：图1 试验方法示意图在同一台秤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。
结果采集到的两种传感器的输出波形惊人的一致。
为什么会出现这样的情况呢？因为秤体固有频率只有几hz，而桥式传感器固有频率在上千hz，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。
图2 柱式传感器数据波形图3 桥式传感器数据波形通过实验，可以得出结论：两种传感器应用在汽车衡中时，他们的性能没有差异。
实验结果与理论分析完全吻合。
3、关于传感器安装a、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，这是大家共知的事实。
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。
分力学说如图4所示，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。
图4 受力分析图图5 截面变化图截面变化学说如图5所示，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。
b、桥式传感器安装桥式传感器，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应用体会1、两种传感器对基础的要求经过多年的实践积累，我们总结出柱式传感器对基础预埋板的水平度要求较高，预埋板水平度达到1/500时（预埋板为500x500mm时，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。
2、关于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（如陕西四维、梅特勒托利多、济南金钟等）使用柱式传感器时，均采取秤体水平安装的方式。
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。
3、温度变化的影响在我国大部分地区，夏季正午阳光直射下，秤体表面温度可达60°C以上，而夜间又会降至30度以下，一天之内温差达30°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。
而冬季与夏季秤面温差甚至可达60度以上，秤面热胀冷缩可达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。
为研究秤体热胀冷缩对计量性能的影响，笔者设计了一个试验：选用一台汽车衡分别安装柱式传感器与桥式传感器，测量随着温度变化，其称量精度变化情况。
实验设计：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；秤体露天安装；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实验结果对比如下：通过实验可以看出，尺寸大且安装柱式传感器的衡器确实会因为温度变化，秤体出现热胀冷缩，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优缺点柱式传感器：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。
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，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选用有以下几点体会，仅供参考。
1、在一些大型的煤仓秤、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，热胀冷缩影响较大的衡器中，桥式传感器更为适用。
3、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。
