应变式力与称重传感器广泛用于工业、国防、 交通等领域，主要用作各类电子衡器及生产过程控 制设备的核心部件，其性能好坏直接影响到力值计 量或控制的准确性。非线性误差是应变式力与称重 传感器最重要的技术指标，也是高精度力与称重传 感器的重要性能指标。高精度力与称重传感器主要 用于力标准机检定、高精度电子衡器的核心部件及 其他测量线性误差要求较高场合。有一些传感器由 于其自身结构所限，非线性误差比较大，而有些传 感器是在整个生产过程中可能出现各种误差，不能 满足设计要求，造成传感器的非线性误差达不到设 计以及客户的使用要求。特别是大量程的力与称重 传感器，体积大，加工以及贴片过程都比较费时费 力，比如图1 所示的扭力环结构应变式传感器。在传 感器的重复性误差，回零等特性都好，唯独非线性 误差超差的情况下，可以通过半导体应变片和镍箔 应变片实施线性补偿法进行调整。 本文分享的应变式力与称重传感器，在 测试过程中，其中有两个传感器在回零和重复性都 能够满足要求，但其非线性误差超出了要求，具体 测试数据见表1、表2。分析两个传感器的非线性误 差曲线（见图2），是一条递减的抛物线，类似于圆 柱式传感器的非线性误差，也就是说，在负载增加的同时，输出将出现递减的趋势。 通过表1 和表2 测量数据可以得出：E05 传感器 的重复性误差0.004%FS，非线性误差-0.101%FS。 E04 传 感 器 的 重 复 性 误 差0.005%FS， 非 线 性 误 差-0.049%FS。 两 只 传 感 器 的 非 线 性 误 差 只 有 0.1%FS，不能够满足要求。 根据图2 以及表1、表2 的数据分析，传感器的 非线性误差是一递减抛物线，即随着载荷的增加输出呈递减的趋势。供桥电压Ui 恒定不变，根据电阻 分压原理，补偿电阻减小，使得电桥的实际供桥电 压UAC 增大。随着载荷的增大，补偿电阻的不断减 小，实际供桥电压UAC 不断增加，使输出呈递增的 趋势。由于传感器的输出是一递减抛物线，经过补 偿以后，输出递减和递增互补，使实际输出近似为 直线，具体示意图请参见图4。由于半导体应变片具 有灵敏系数高，补偿范围大，补偿精度高的优点， 所以采用半导体应变片的非线性补偿法。为了使电 桥电路对称，提高抗干扰能力，半导体应变片应该 一分为二串联在电桥电路的输入端。具体传感器的 贴片位置和接线方式分别见图1 和图3。 按照图3 的调整方式，传感器E04 粘贴半导体片 30 欧姆，传感器E05 粘贴半导体片60 欧姆，分别进 行精准调整后。经过加载得到表3 和表4 测试数据。 通过表3 和表4 测量数据可以得出：E05 传感 器 的 重 复 性 误0.006%FS， 非 线 性 误 差0.029%FS。E04 传感器的重复性误差0.006%FS，非线性误差 0.018%FS。两只传感器的非线性误差经过调整均达 到了0.03%FS 以内，满足使用的要求。 通过以上数据的分析，经过补偿以后的传感 器，非线性误差0.1%FS 降低到0.03%FS 左右，有了 很显著的改善。但是对于不同传感器进行非线性修 正，还需要大量实验，固定补偿电阻的参数，为后 期的量产提供方便。
