根據對電子秤的工作原理的深入了解以及借助各種測量方式，剖析電子秤的誤差存在方式，其存在主要與其組成部分有著密切的關系。本文 通過找出電子秤四角偏載、稱量、鑒別力及重復性的誤差來源，進一步分析努力尋找減小電子秤誤差的解決方法。

1.前言

電子秤的誤差是對稱量結果準確度的定量描述。電 子秤在應用中經常會遇到誤差問題。這不僅影響電子秤 使用的可靠性，也會不同程度損害電子秤使用者的利益。 研究電子秤的誤差來源是研究電子秤的一個重要問題。 對電子秤的稱量性能進行分析，掌握其誤差來源有助于 提高電子秤檢定工作的質量和效率。本文從作者的實際 工作經驗出發，通過深入了解電子秤的工作原理，淺談在 實際情況中電子秤的主要誤差來源和解決辦法。

電子秤是稱重臺將物體重力傳遞至稱重傳感器，使 傳感器彈性體發生變形，在激勵電壓作用下輸出電壓信 號，經線性放大器將信號放大，然后轉換為數字信號，由 微處理器對質量信號進行處理后直接顯示質量值。電子 秤的稱量誤差主要來源于其不同的組成部分。其中包括 由稱重傳感器的靈敏度引起的四角偏載誤差，由傳感器 稱量的線性變化、零點漂移和稱重臺擦靠造成的稱量誤 差，由此機械連接中的摩擦和應力造成的鑒別力誤差，由 電子秤傳感器側向力和傳感器條件不滿足時引起的重復 性誤差，由電子秤分度數設置引起的誤差。此外，根據電 子衡器是利用物體在重力作用下彈性體產生變形來測定 重力的量值的原理，稱重的結果反映了一定質量的物體 所受重力的大小，因此各地重力加速度值不同，也會使同 一臺秤在兩地之間的示值不同引起誤差。

2.誤差的來源

2.1電子秤的工作原理：電子秤是利用物體在重力作用 下彈性體產生變形來測定重力的量值。電子秤主要由稱 重臺、稱重傳感器、接線盒、屏蔽信號電纜和稱重顯示儀 表組成。其過程是:將被稱量的物體置于稱重臺上，由于 受到重力的作用，稱重臺將會受到力的作用而發生彈性 形變，發生形變的傳感器彈性體將產生激勵電壓，此電壓 值是與物體的重量成正比的，最后通過放大電路轉換成 數字信號，并由顯示器顯示出來。

2. 2誤差的來源：通過對電子秤的原理分析發現，其不 同的組成部分會產生出不同的誤差來，下面介紹四種不 同部分的誤差：

（1）四角偏載誤差:偏載測試要求電子秤在加載以 后，被測重物在秤臺上位置的變化不應引起稱重測量結 果的變化。因此，四角偏載誤差來源于稱重傳感器的靈 敏度。由于電子秤稱重傳感器的彈性體和電阻應變計等 關鍵材料的差異，以及制造工藝方面還不完善，每個稱重 傳感器的絕對靈敏度就有所不同，造成相同的激勵電壓， 而各稱重傳感器的信號輸出不一樣，產生四角偏載誤差。 為了減小四角偏載誤差，電子秤在每個傳感器的支路連 接有電位器，可以通過調整阻值，利用不同電阻的分壓不 同，平衡各支路的信號輸出。

（2）稱量誤差:傳感器稱量的線性變化、零點漂移和 稱重臺擦靠都是造成稱量誤差的直接原因。

①傳感器稱量線性變化。由于溫差、沖擊力、浮塵等 的影響，傳感器承受載荷與其相應輸出電壓之間并非成 直線關系，使電子秤傳感器的稱量線性發生較大的變化。 有時部分稱量點的誤差較大，進行稱量的線性校準，即分 段校準電子秤的稱量，稱量的相對誤差將大大減小。② 零點漂移。電子秤在使用過程中受到大小不同且多次往 復沖擊載荷的影響，傳感器的受力情況非常復雜，最終導 致傳感器的觸點發生改變，使檢定時的原始狀態產生了 變化，造成零點漂移，產生誤差。③擦靠。擦靠影響力的 傳遞，這樣加載時的重量不能完全作用到稱重傳感器上， 稱重傳感器的輸出信號自然偏小，此類情況，往往小稱量 基本正常，加大負荷后，顯示值明顯減小。

⑶鑒別力誤差:鑒別力反映電子秤對載荷微小變化的 反應能力，鑒別力測試的目的是檢驗秤體結構的連接和摩 擦，因此機械連接中的摩擦和應力是鑒別力誤差的主要來 源。此夕卜，因為鑒別力針對的是微小變化，所以稱重傳感器 和稱重儀表的分辨力對鑒別力誤差也影響較大。

(4)重復性誤差:重復性誤差在相同負荷和相同環境 條件下，連續數次進程試驗所得的稱重傳感器輸出讀數 之間的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產生 的，除了稱重測量時的溫度、濕度、風力、重力場等環境條 件變化所引起的重復性誤差外，主要有電子秤傳感器側 向力和傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差。

①電子秤傳感器側向力引起的重復陛誤差由于受現 場環境的限制,容易造成負載接受器上下移位,致使稱重 臺對稱重傳感器作用力不垂直。傳感器所受側向力是由 秤體傳力機構的設計和制造誤差引起,具體體現在各傳 感器上下安裝基面本身及其之間的水平度、秤體的整體 剛度及相關的局部剛度等方面產生的重復性誤差。

②傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差電子秤稱 重時,對秤體的機械傳力機構的傳力特性、傳感器參數的 一致性、傳感器的激勵電壓等,都要滿足一定的條件,秤 體的傳力機構應保證傳感器所受載荷與被測重量成正 比,才能保證稱重測量結果的準確性。

③角差引起的重復性誤差電子秤稱重時傳感器的信 號是通過接線盒傳輸給稱重顯示儀表,如果傳感器的某 些參數不一致或接線盒中電位器調整不平衡都會引起電 子秤的角差,此時重物在稱重臺的不同位置就會產生重 復性誤差 。

(5)重力加速度引起的誤差：電子秤測量的不準確除 了與上述的誤差有關外,重力加速度也會對測量的準確 性產生影響,根據力學原理可把稱重分為利用力的動力 效應稱重和利用力的靜力效應稱重。而電子秤稱重利用 的是靜力場效應,靜力效應稱重(也稱為重力變形法稱 重)就是利用物體在重力作用下彈性體產生變形或內應 力的大小來測定重力的量值。由于電子秤是用重力來標 定的，顯示結果為重量,所以如果各地重力加速度值不 同,會使同一臺秤在兩地之間的示值不同。最后衡量結 果與重力加速度有關。重力加速度變化對稱量結果影響 的處理方法：①利用電子衡器本身設計軟件進行重力補 償,如某衡器廠生產的ACS系列電子計價秤可以直接輸 入使用地的重力加速度，由單片機自動處理后進行異地 校準。②利用電子衡器本身設置一組二進數開關,通過 改變開關的狀態來改變放大倍數,對重力加速度變化帶 來的誤差進行修正,也可用電位器進行調整。③生產廠 家可以根據本地與電子秤使用地之間重力加速度的差值 進行折算。④用自動標定方法進行消除。電子秤到使用 地后,在電子秤上放置一定質量的標準砝碼,通過鍵盤輸入操作系統,經過微處理而獲得砝碼的標稱值。現在 的電子秤基本都使用自動標定方法,校準既簡單又明了。

當然還會有其他因素例如環境（空氣的濕度,磁場 等）因素影響電子秤的測量的準確性,我將會在以后的論 文中繼續深入研究。

3.解決方法

對于以上所談的各種影響電子秤測量精度的因素, 在其敘述過程中已經給出了解決的方法了，在這里我想 提出另外的提高電子秤性能的方法,就是利用更好的性 能的單片機來改進電子秤的性能。例如可以采用 AT89C52這種型號的單片機,其內部帶有8k字節的 FLASHROM ,而且低功耗,價格便宜,可以廣泛用于控制 和測量系統中,測量模塊包括傳感器,信號采集和濾波電 路,傳感器采用雙孔平行梁式力傳感器,其特點是無論安 放在任何位置不會影響輸出值。控制信號由單片機發 出,還可以通過固態繼電器消除控制對相對單片機的不 良影響,具有反應速度快,無觸點及使用壽命長的特點。 顯示與輸入設備也可任意搭配選取,總之,采用具有更好 的適應性和控制性的智能芯片可以提高電子秤的測量準 確度,我今后也會更加努力致力于這方面的開發。

4.小結

本文在對電子秤的原理有更深入了解的基礎上,為 了更高效、方便、快捷的使用電子秤,通過找出電子秤的 不同種類誤差來源,幫助我們解決實際工作中電子秤存 在的誤差問題。