一、引言
随着我国运输业的迅速发展的需求，高等级公路通车路段的日益加长，公路运输的比重逐渐增大。运输车辆的大型化成为当前发展趋势，而与其相配套的大型汽车衡就成为计量方面的主力军。但是我国汽车衡器设计以及使用与国际发达国家还有一定差距，特别是对称重传感器的选择方面。以下将对大型汽车衡器配套称重传感器的选择依据进行探讨。
二、目前现状
1、汽车衡的日趋大型化
在国际《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》中，规定汽车大允许总质量的大限值为 49 吨，而实际情况在公路上出现了大总质量 200 吨的汽车。为了称重这些超载汽车，汽车衡量程从 80 吨扩展到 180 吨，有些地方提出了 200 吨汽车衡制作要求。
2、汽车衡设计的随意性，特别是对传感器的选择方面
在这些大型衡器的结构设计方面，各个公司各显神通。为了使自己的产品具有价格成本优势，采用了多种多样的设计理念。如采用 U 型钢的柔性秤台、弯板制作的方箱型秤台、以及钢混水泥秤台等等。但是大家均采用了多只传感器为支点的多台面的方案。
如：采用 6 只 30 吨（或 40 吨）传感器，2 节 12 米的秤台，制作 60-100 吨的汽车衡；
采用 8 只 30 吨（或 40 吨）传感器，3 节 18 米的秤台，制作 80-120 吨的汽车衡；
采用 10 只 30 吨（或 40 吨）传感器，4 节 24 米的秤台，制作 100-150 吨的汽车衡。
※ 按照以上方式做汽车衡的结果如何呢？
（1）在厂房内以及在使用现场标定，很好，没问题；称量大吨位的汽车（汽车衡量程的 80%～100%）很少时，没问题，很少有故障，客户很满意；
（2）在厂房内以及在使用现场标定，很好，没问题，称量大吨位的汽车（汽车衡量程的80%~100%）很多时，有问题，表现为：称量不准，秤不回零，溢出（数字汽车衡）等等，客户很不满意，我们的生产厂商服务费用居高不下。
※ 造成以上问题是为什么呢？
（1）秤体本身原因；
（2）传感器量程选择原因。
秤体原因衡器厂商都会自己分析，我们将重点探讨传感器量程选择原因。
三、大型汽车的载荷分布情况
在探讨传感器量程选择原因之前，我们先来探讨大吨位汽车载荷分布情况：
1、二轴车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 6 轮 2 轴 9 米长的车为例轴距 4.35 米，国标规定大总质量为 16 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 50 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 30%左右、后轴承重为总重的 70%左右。前轴 15 吨左右，后轴 35 吨左右
2、三轴工程车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 10 轮 3 轴 9 米长的车为例
轴距 4.35 米，国标规定大总质量为 25 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 70 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 25%左右、后两轴承重为总重的 75%左右。前轴 18 吨左右，后两轴共 52 吨左右
3、四轴车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 12 轮 4 轴 12米长的车为例
国标规定大总质量为 31 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 90 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前两轴承重为总重的 35%左右、后两轴承重为总重的 65%左右。前两轴 30 吨左右，后两轴共 60 吨左右
4、四轴挂车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 14 轮 4 轴 12米拖挂车为例
国标规定大总质量为 31 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 90 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 35%左右、后轴承重为总重的 65%左右。前两轴 30 吨左右，后两轴共 60 吨左右
5、五轴挂车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 18 轮 5 轴 12米长的车为例
国标规定大总质量为 35 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 100 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 30%左右、后轴承重为总重的 70%左右。前两轴 30 吨左右，后三轴共 70 吨左右
6、六轴挂车
根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 22 轮 6 轴拖挂车为例
国标规定大总质量为 49 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 150 吨。
这样，轴重载荷分布：
通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 35%左右、后轴承重为总重的 65%左右。前两轴 50 吨左右，后两轴共 100 吨左右
四、汽车衡用传感器载荷探讨
我们对汽车称量时，汽车前后轮依次走上秤台，当后轴走在两节秤台中间的时候，两节秤台中间为传感器安装位置，这两只传感器受载荷和的大值 F
其中：
A．为后轴载荷（多轴时为共计载荷）；
B．秤台自重（6*3 米的秤台自重大约 6 吨）；
D．冲击系数（一般为 1.3 左右）。
这样，称量汽车的衡器用两只传感器载荷之和如下表 1。
序号 | 汽车类型 | 国标规定汽车总质量 | 实际汽车总质量 | 两只传感器受载荷之和 | 后轴载荷 |
1 | 二轴车 | 16吨 | 50吨 | 35吨 | 53.3吨 |
2 | 三轴工程车 | 25吨 | 70吨 | 52吨 | 75.4吨 |
3 | 四轴车 | 31吨 | 90吨 | 60吨 | 85.5吨 |
4 | 四轴挂车 | 31吨 | 90吨 | 60吨 | 85.5吨 |
5 | 五轴挂车 | 35吨 | 100吨 | 70吨 | 98.8吨 |
6 | 六轴挂车 | 49吨 | 150吨 | 100吨 | 137.8吨 |
单只传感器受载情况，因为汽车不能开在秤台宽度的正中，因此，载荷不能平分，以及我们需要一定的安全系数。在此我们设车的后轴载荷为 G、称台自重为 G0、车轮无偏载情况时左端称重传感器支撑力为 F1、右端称重传感器支撑力为 F2。这时有如下力学关系：
G×1500＋G0×1500＝F1×150＋F2×2850 ①
G＋G0= F1＋F2 ②
这里当称体自重 G0 忽略时，计算得：
F1=F2=G/2
车轮在大偏载情况时左端称重传感器支撑力为 F1′、右端称重传感器支撑力为 F2′。这时有如下力学关系：
G×1200＋G0×1500＝F1′×150＋F2′×2850 ①
G＋G0= F1′＋F2′ ②
这里当称体自重 G0 忽略时，计算得：
F1′≈0.61G
F2′≈0.39G
我们计算时仅以 3 米称台为例，实际现在称台宽已有 3.3 米，这样经分析，我们认为，安全系数 C 为 1.2～1.5 为妥。
因此，单只传感器的载荷 G
G = F/2*C
= (A+B)*D*C/2
称量这些汽车的衡器量程与传感器的选择如下表 2
序号 | 汽车类型 | 国标规定汽车总质量 | 实际汽车总质量 | 后轴载荷 | 衡器量程 | 两只传感器受载荷之和 | 传感器量程 |
1 | 二轴车 | 16吨 | 50吨 | 35吨 | 60吨 | 53.3吨 | 30-40吨 |
2 | 三轴工程车 | 25吨 | 70吨 | 52吨 | 80吨 | 75.4吨 | 45-55吨 |
3 | 四轴车 | 31吨 | 90吨 | 60吨 | 100吨 | 85.5吨 | 50-65吨 |
4 | 四轴挂车 | 31吨 | 90吨 | 60吨 | 100吨 | 85.5吨 | 50-65吨 |
5 | 五轴挂车 | 35吨 | 100吨 | 70吨 | 120吨 | 98.8吨 | 60-75吨 |
6 | 六轴挂车 | 49吨 | 150吨 | 100吨 | 200吨 | 137.8吨 | 80-100吨 |
五、结论
汽车衡用传感器的量程的选择，不只是以总体传感器量程总和为依据，由于现在的汽车超载的情况较为严重，汽车的轴重分布不均，因此汽车衡用传感器的量程选择要以汽车后轴总重为主要依据进行。
液位传感器用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压强公式为：Ρ=ρ.g.H+Po式中：
P：变送器迎液面所受压强
ρ：被测液体密度
g：当地重力加速度
Po：液面上大气压
H：变送器投入液体的深度
同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，
使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然，通过测取压强P，可以得到液位深度。
稳定性好，满度、零位长期稳定性可达0.1%FS/年。在补偿温度0～70℃范围内，温度飘移低于0.1%FS，在整个允许工作温度范围内低于0.3%FS。
具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在35MA以内。
固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。
安装方便、结构简单、经济耐用。
液位传感器的主要技术参数：
工艺：扩散硅陶瓷电容蓝宝石电容任选。分体式一体式可选，量程：0---0.5---200米，输出:4---20mA(2线制)供电:7.5---36VDC推荐24VDCCM-2100/CM-2700投入式静压液位计可靠防腐并带有陶瓷测量单元的探头，用于净水、污水及盐水的物位测量。
投入分体式液位变送器采用扩散硅压阻芯体316全不锈钢结构，壳体采用隔离防爆设计该投入式液位计主要适用于河流、地下水位、水库、水塔及容器等的液位测量与控制。电路采用信号隔离放大，截频干扰设计（抗干扰能力强，防雷击）过压保护，限流保护，抗冲击，防腐等设计。
主要技术参数：测量介质：水油等液体压力类型：表压、绝压（没有要求默认表压）
量程:0～300m中间量程任选
综合精度:0.1%FS
输出信号:4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)
供电电压:12～36VDC
介质温度:-30～60℃
环境温度:-40～85℃
零点温漂移：≤±0.05%FS℃
量程温度漂移：≤±0.05%FS℃
补偿温度：0~70℃
安全过载：150%FS
极限过载：200%FS
采样频率：≤2ms
负载能力：（电流型）250~1425Ω（电压型）≥2KΩ
密封等级:IP68
长期稳定性能:0.1%FS/年
振动影响:在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS
机械连接(螺纹接口):投入式(潜入式)]产品尺寸（mm）：
投入分体式液位变送器
选用美国进口的高精度、隔离式敏感组件，性能可靠
表压或绝压测量
量程宽：1mH2O～200mH2O
输出：4～20mA或0～5V
电源电压：24VDC(12～36VDC)，mV输出型为恒流1.5mADC或恒压12VDC供电
精度高，优于0.2%F.S
100%防水防潮，防护等级IP68
应用范围十分广泛，几乎覆盖各行各业，尤其在冶金工业、汽车工业、电力设备、化工、工程机械、造纸工业、造船工业以及机床制造等领域都得到广泛应用。
光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。
它先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
分类和工作方式
⑴槽型光电传感器
把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。
但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。
槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
⑵对射型光电传感器，若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大，一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。
对射式光电开关的检测距离可达几米乃至几十米。
使用对射式光电开关时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。
⑶反光板型光电开关
把发光器和收光器装入同一个装置内，在前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。
正常情况下，发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
⑷扩散反射型光电开关
扩散反射型光电开关的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但扩散反射型光电开关前方没有反光板。
正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。在检测时，当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。
没有信号输出的原因
先要考虑的是接线或配置的问题。对于对射型光电传感器必须由投光部和受光部组合使用，两端都需要供电;
而回归反射型必须由传感器探头和回归反射板组合使用;同时，用户必须给传感器提供稳定电源，如果是直流供电，必须确认正负极，如若正负极连接错误则会导致输出信号没有。
上述的原因分析是对光电传感器本身的考虑，我们还需要考虑的是检测物体的位置问题，如果检测物体不在检测区域，这样的检测是徒劳的。
检测物体必须在传感器可以检测的区域内，也就是光电可以感知的范围内。
其次，要考虑传感器光轴有没有对准问题，对射型的投光部和受光部光轴必须对准，对应的回归反射型的探头部分和反光板光轴必须对准。
同样还要考虑的是检测物体是否符合标准检测物体或者较小检测物体的标准，检测物体不能小于较小检测物体的标准，从而避免导致对射型、反射型不能很好检测透明物体，像反射型对检测物体的颜色有要求，颜色越深，检测距离就越近。
如果以上情况都可以很明确地做出排除后，我们需要做的事就是检测环境的干扰因素。
如光照强度不能超出额定范围;如果现场环境有粉尘，就需要我们定期清理光电传感器探头表面;或者是多个传感器紧密安装，互相产生干扰;还有一种影响比较大的是电气干扰，如果周围有大功率设备，产生干扰时必须要有相应的抗干扰措施。
如果做过上述的逐一排查，这些因素都可以明确地排除还是没有信号输出的话，建议退回厂家检测判断。
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