1 核心定义与应用领域
负荷传感器（Load Sensor）是一类基于物理效应实现力学量精准检测的传感装置，其核心功能在于将拉压力、扭矩等非电物理量通过特定转换机制转化为可量化的电信号，且输出电信号强度与被测力学量呈线性相关特性 [2][4]。该类传感器广泛应用于工业自动化控制系统、医疗设备精密测控、机器人技术力反馈系统及材料试验机力学测试等领域，为各类场景提供高精度力学量检测支持 [1][3]。
从产品分类维度，负荷传感器按应用场景可划分为称重传感器（Weighing Sensor）与力传感器（Force Sensor）两大品类，其中力传感器依据结构形式进一步细分为轮辐式传感器、扭矩式传感器、孔式传感器及 S 型传感器等典型类型 [3-4]。部分工业级产品（如 CLY 系列）采用全钢结构一体化设计，具备抗侧向力干扰及拉压双向测量兼容特性，适配复杂工况下的力学检测需求 [3-4]。在技术升级趋势下，高端负荷传感器已集成无线数据传输模块、IP66/IP68 级防护结构及模块化校准接口，可满足动态力学检测与恶劣环境下的稳定运行要求 [5-6]。
2 工作原理与误差机制
2.1 核心转换原理
负荷传感器的信号转换核心基于三类物理效应：① 压阻效应（Piezoresistive Effect），即半导体材料受力后电阻率发生变化，导致其电阻值相应改变；② 应变计效应（Strain Gauge Effect），通过粘贴于弹性体的应变片感知形变，将力学量转化为电阻变化；③ 压电效应（Piezoelectric Effect），利用压电材料受力产生极化电荷的特性实现能量转换 [2][4]。上述物理效应产生的电阻或电荷变化，经后续信号调理电路转换为标准电压信号（如 mV/V 级输出），完成力学量到电信号的完整转换链路。
2.2 误差来源与影响因素
负荷传感器在实际应用中面临多重误差干扰，主要源于以下三类因素：① 环境因素，包括温度剧烈波动、湿度变化及电磁干扰，其中温度变化会导致弹性体形变特性偏移、应变片灵敏度漂移，进而引发零点温度附加误差与额定输出温度附加误差；② 安装与载荷因素，载荷方向与传感器测量轴线不重合会产生侧向力干扰，外部附加载荷会导致弹性体非目标形变，影响检测精度；③ 器件本身特性，包括弹性体蠕变、应变片滞后效应等固有特性，会引发重复性误差与蠕变误差 [1-2]。针对上述误差，通常采用电子电路硬件补偿或计算机软件算法修正两种方式，实现检测精度的优化提升。
2.3 标准体系演进
传统负荷传感器的计量特性评价采用单一参数体系，旧国标将应用场景与环境要求差异显著的称重传感器与力传感器合并界定，未对试验方法与评价指标进行差异化区分。旧国标共规定 21 项计量指标，均在常温环境下开展测试，通过非线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变误差、零点温度附加误差及额定输出温度附加误差 6 项指标中的最大值确定传感器准确度等级，等级标识采用 0.02、0.03、0.05……1.0 等数值序列表示，数值越小代表准确度等级越高。
3 关键技术指标与性能参数
负荷传感器的技术指标直接决定其检测精度与应用适配性，核心参数规范如下：
- 灵敏度：量程 100～1000kg 的传感器灵敏度为 1mV/V；量程 1000kg 以上的传感器灵敏度为 1.5mV/V，灵敏度指标反映单位力学量输入对应的电信号输出强度；
- 非线性误差：±0.5% RO（RO 为额定输出），指传感器实际输出特性曲线与理论线性拟合曲线的最大偏差占额定输出的百分比；
- 重复性误差：0.5% RO，指在相同载荷、相同环境条件下，多次重复测量时输出值的最大离散程度；
- 桥路电阻：标准值 640Ω，为传感器内部应变桥路的固有电阻参数，直接影响信号调理电路的匹配设计；
- 激励电压：常规型号最高支持 10V（AC/DC）；BLR－1M 型号最高支持 12V（AC/DC），激励电压需在额定范围内以保证传感器稳定工作；
- 工作温度范围：－10℃～+55℃，超出该范围将导致传感器性能参数漂移；
- 温度零点变化：0.4% RO/10℃，指温度每变化 10℃时，传感器零点输出的漂移量占额定输出的百分比；
- 水密性：BLR-1M 型号水密性等级为 0.02Mpa，表征传感器在潮湿环境下的密封防护能力。
4 安装与使用要求
传感器安装过程中需严格保证载荷方向与测量轴线同轴，避免侧向力与附加弯矩的产生，以降低安装误差对检测精度的影响 [1-2]。同时，应根据应用场景的环境条件选择适配防护等级的产品，在高温、高湿或粉尘环境下，需优先选用具备相应防护结构与温度补偿功能的型号，确保传感器长期稳定运行。
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