机械式地衡，俗称地磅，其主要由秤台、纵向杠杆 组、横向杠杆组、输出总杠杆、连接杆、连杆和计量箱等 组成。其所应用的物理原理是杠杆原理。在我国林业生 产中，仍有部分林业生产企业利用机械式地磅称取所 采伐的原木或原条的重量，再根据该原木或原条的容 重值将其换算为林材体积，以此作为计算采伐量、运输 油料费及运输人工费的依据。该种地磅需由人工拨动 砝码来称重，称重数据也主要是由人工统计和计算，故 称重误差率及数据差错率比较高。为提高地磅称重环 节的生产效率及称重数据的可信度，对我国林业生产 中现有的机械式地磅进行电子化改造具有现实意义。
地衡称取的原条或原木的重量值是非电量，目前， 对这种非电量的采集大多数都采用电测量法，即首先 将各种非电量转变为电学量（如电流、电压等），然后 经过一系列的处理，将非电量参数显示出来。参考非电 量检测系统的组成，并根据机械式地衡的实际情况，确 定机械式地磅的电子化改造方案为：在机械式地衡的 基础上，引入传感器、信号变送器、工业控制机系统包 括打印机），组成地衡称重数据采集与处理系统。在该 系统中，传感器是把被测非电量一力变换为与其有 确定对应关系的量一电压的装置。本文将详述传感 器的选型设计方法。
1.传感器安装位置的确定
根据相关资料，将传感器以串联的形式安装在机 械式地衡的连接杆上，并将连接杆的上端固定，传感器 正常工作时受到拉力作用并处于受拉状态。传感器与 连接杆一同置于计量箱内，计量箱可防潮，有利于保证 传感器正常工作。
2.传感器量程的确定
当传感器以串联的形式安装在连接杆上时，可以根据下式确定传感器的量程：
Q=K< !m+!o) ( 1)
式中：） 传感器的量程値kg);
K—综合考虑秤体受到冲击力和传感器过载能 力等因素而确定的余量系数，通常可取k=1.1~1.5;
Qm——秤台最大称量载荷经杠杆组传递至连接 杆时作用于传感器上的力（kg);
)。一当地衡处于空秤状态时，秤台台面及杠杆 组构成的无效载荷经杠杆组传递至连接杆时作用于传 感器上的力（kg)。
当地磅处于空秤状态时，由拉力计测得连接杆处 的拉力为15.50kg，即
查取地磅的原始资料并经现场测试、复核，计算出 由秤台到连接杆处的杠杆比（传力比）为1000:1。己知 地磅的量程最大称量载荷）为50t，所以： Qm-50x1000kg/1000-50kg 根据计算出的Qm、）)，并选取K=1.5，将其代入（1) 式，即可求得所选取传感器的量程值）：
Q-K( Qm+Qo)=1.5( 50+15.5) =98.25kg。根据传 感器的规格系列标准，取）=100kg。
3.传感器类型的选择
工程实际中常用的测力传感器有如下四种：
①电阻应变式传感器。电阻应变式传感器主要由弹 性敏感元件（弹性体）、电阻应变片和测量转换电路等 部分组成。当被检测的物理量一力施加于弹性敏感 元件时，该元件会产生弹性变形。由于电阻应变片与弹 性敏感元件粘接在一起彼此绝缘），并且电阻应变片 存在着电阻应变效应，弹性敏感元件的变取应变）就 会转换成电阻应变片电阻值的变化。常规应变片的电 阻变化很小，需通过测量转换电路将电阻变化转换成 电压输出。这种称重传感器的优点是：量程范围广，可 靠性高，结构紧凑，具有良好的防潮、防腐蚀能力。
②电容式传感器。电容式传感器是以各种类型的电 容器作为传感元件，把被测物体重量转换为电容器电 容量变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率 的一种传感器。
电容式传感器存在着寄生电容和分布电容，这会对 其灵敏度和称重精度产生不利影响，并且传感器配用电 路比较复杂，所以在一定程度上限制了它的应用。
③振弦式传感器。振弦式传感器是谐振式传感器的 一种类型，属于频率式传感器。传感器内部有一根承受 拉力的金属弦，称为振弦，放置在由永久磁铁所产生的 磁场内，振弦同时是电气线路的组成部分，由于它所承 受的拉力不同而产生不同的固有振动频率。振弦式传感 器具有灵敏度高的优点，但其称量范围一般在2kg以 下，对较重的载荷，要通过杠杆系统来分配载荷实现。
④压磁式传感器。压磁式传感器也称为磁弹性传感 器。它是一种力一一电转换的无源传感器。它的作用原理 是利用压磁效应，将被测物理量一一力的变化量变换成传 感器导磁体导磁率的变化并输出电信号。压磁传感器具有 输出信号强，抗干扰性能好，抗过载能力强等优点。缺点是 准确度低，反应速度慢，一般适用于大吨位的测量。
综合比较上述四种测力传感器，本系统中的传感 器选用电阻应变式传感器。根据其内部弹性元件形式 的不同，电阻应变式传感器又有不同的类型。根据相关 文献，选用高精度S型传感器，其弹性体采用国际流行 的剪切S梁结构，测量电路采用全桥差动电路工作，可 进行温度补偿，并且测量电路上己进行了弹性模量补 偿。其主要参数如下：
量程：100kg;灵敏度：2.00mV/V;供桥电压12V;温 度补偿范围-30~+60°C。
4.结束语
经生产实践检验，在机械式地磅的电子化改造中 选用的高精度S型电阻应变式传感器性能可靠，输出 信号稳定，能满足地磅称重数据采集与处理系统对传 感器的要求。
