稱重測(cè)量控制技術(shù)在數(shù)字地磅中的應(yīng)用研究

稱重測(cè)量控制技術(shù)是隨著工業(yè)化、信息化的進(jìn)展和市場(chǎng)對(duì)質(zhì)量的要求應(yīng)運(yùn)而生，其實(shí)現(xiàn)了快速、在線、動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用，本文主要闡述稱重測(cè)量控制技術(shù)在數(shù)字地磅中的應(yīng)用實(shí)例。
一、引言
隨著工業(yè)化、信息化的進(jìn)展，稱重測(cè)量控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子衡器領(lǐng)域。數(shù)字地磅的重要手段，對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)程序研究，都起到了重要作用。本文主要闡作為衡器領(lǐng)域的重要稱量設(shè)備、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)，主要應(yīng)用于工業(yè)稱重，它作為自動(dòng)化稱重控制和貿(mào)易計(jì)量述稱重測(cè)量控制技術(shù)在數(shù)字地磅中的應(yīng)用研究，應(yīng)用稱重測(cè)量控制技術(shù)具有反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、應(yīng)用面廣、操作方便、信號(hào)遠(yuǎn)傳、便于計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運(yùn)輸、港口、建筑、機(jī)械制造等領(lǐng)域。
二、稱重測(cè)量技術(shù)
數(shù)字汽車衡是通過稱重傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷的稱重測(cè)量。稱重傳感器是將非電量（重量）轉(zhuǎn)換成電量的元件，它是把稱重裝置傳遞的物體重量轉(zhuǎn)換成電量輸出的元件，其輸出的電量與重量之間一般呈線性關(guān)系。承載貨車進(jìn)入秤臺(tái)，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生形變，粘貼于彈性體上的應(yīng)變計(jì)橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數(shù)值成比例的電信號(hào)，經(jīng)傳感器內(nèi)部的放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、微處理器等電子元器件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，輸出數(shù)字信號(hào)，各傳感器數(shù)字信號(hào)經(jīng)接線盒進(jìn)入稱重顯示儀表直接顯示出重量等數(shù)據(jù)。
1.稱重傳感器的組成
本單位使用的是梅特勒 - 托利多最大秤量為45t 電阻應(yīng)變式稱重傳感器，它是將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上，當(dāng)彈性體受外力（拉力或壓力）作用產(chǎn)生形變時(shí)，電阻應(yīng)變片將該形變轉(zhuǎn)換成電量輸出，通過相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表檢測(cè)出這個(gè)與外加重量成一定比例關(guān)系的電量，從而測(cè)出質(zhì)量。稱重傳感器由敏感元件、變換元件、測(cè)量元件、輔助電源等幾部分組成。
敏感元件：直接感受被測(cè)量（質(zhì)量）并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫儭?br /> 變換元件：是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y(cè)量的信號(hào)，如電阻應(yīng)變式稱重傳感器將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化。
測(cè)量元件：將變換元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路。
輔助電源：為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。
2.電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理
電阻應(yīng)變式稱重傳感器之所以作為質(zhì)量—電量的轉(zhuǎn)換元件，是基于金屬絲在受拉或受壓后會(huì)發(fā)生彈性變形，其組織也隨之產(chǎn)生變化。當(dāng)電阻應(yīng)變片的金屬絲承受外力作用發(fā)生彈性變形時(shí)，它的長(zhǎng)度 L、截面積 S 以及電阻率 ρ，電阻相對(duì)變

在鋼制圓柱體上，成對(duì)地在縱向和橫向上貼有 R1、R2、R3、R4 共 4 個(gè)電阻應(yīng)變片，它們組成一個(gè)全橋式測(cè)量電路，如圖 2 所示。由于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路是平衡的，電阻應(yīng)變片的電阻變化會(huì)引起電橋的不平衡，從而輸出電信號(hào)，該電信號(hào)與物體的質(zhì)量成正比。
3.電阻應(yīng)變片的主要技術(shù)特性

靈敏度：金屬絲的靈敏度系數(shù)是表示金屬絲受力后，電阻的相對(duì)變化與軸向長(zhǎng)度的相對(duì)變化之間的關(guān)系。
橫向效應(yīng)：粘貼在試件上的應(yīng)變片，其敏感柵由許多直線及圓角部分組成，當(dāng)受到縱向應(yīng)力之后，直線段的電阻將增加，圓角部分的電阻將減少，其綜合效應(yīng)是應(yīng)變片的靈敏度下降。
線性度：理論上應(yīng)變敏感元件其電阻的相對(duì)變化呈線性，但實(shí)際上會(huì)出現(xiàn)非線性關(guān)系。
零漂和蠕變：在恒溫條件下，貼在應(yīng)變片的時(shí)間不承受載荷，應(yīng)變片的阻值隨時(shí)間變化的情況稱為應(yīng)變片的零漂。在恒溫條件下，加到應(yīng)變片上的試件載荷力恒定，應(yīng)變片的應(yīng)變輸出隨時(shí)間變化的情況稱為應(yīng)變片的蠕變。
應(yīng)變極限：粘貼在試件上的應(yīng)變片所能測(cè)量的最大載荷力稱為應(yīng)變極限。本單位使用的稱重傳感器的最大秤量為 45t。
電阻應(yīng)變片的疲勞壽命：應(yīng)變片粘貼到試件上之后，在應(yīng)變極限之內(nèi)往復(fù)循環(huán)地施加載荷，應(yīng)變片所能承受某一特定載荷作用的循環(huán)次數(shù)為應(yīng)變片的疲勞壽命。
三、稱重控制技術(shù)
顯示控制儀表和稱重傳感器一樣，是地磅必不可少的部分，隨著微處理機(jī)大量普及，功能完善的帶微處理機(jī)的顯示控制儀表日趨增多。使用稱重顯示控制器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示、自動(dòng)化控制，可以根據(jù)預(yù)先編制的程序，對(duì)稱量過程進(jìn)行處理和控制，完成對(duì)儀表的自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤、自動(dòng)量程切換、自動(dòng)邏輯判斷、自動(dòng)存取并更改調(diào)節(jié)值，還能對(duì)采得的數(shù)據(jù)進(jìn)行判別、處理并根據(jù)給定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正，自動(dòng)求出總量、皮重和凈重。
稱重顯示控制系統(tǒng)框圖，如圖 3 所示。

2.T800 稱重顯示控制器主要功能
T800 稱重顯示控制器有許多智能化功能比如：大屏幕高亮度點(diǎn)陣 LCD 顯示器，可顯示的信息量大；同時(shí)支持模擬傳感器和數(shù)字傳感器；可同時(shí)連接 2 個(gè)秤臺(tái)；可完成基本稱重功能清零、去皮、清皮、毛重和凈重狀態(tài)自動(dòng)零跟蹤；數(shù)字濾波技術(shù)；用戶自定義字段、用戶分級(jí)管理；嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，稱重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)多達(dá) 15000 組數(shù)據(jù)，掉電保護(hù)；數(shù)據(jù)瀏覽數(shù)據(jù)匯總；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳功能；儀表自診斷功能，幫助用戶快速發(fā)現(xiàn)故障等多種功能。
3.T800 儀表的角差調(diào)整、標(biāo)準(zhǔn)校正、零點(diǎn)調(diào)試控制技術(shù)
角差調(diào)整：進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定，再進(jìn)入基本參數(shù)組，選擇 Powercell 屬性進(jìn)入角差調(diào)整程序，先空秤檢測(cè)、移去秤臺(tái)上的砝碼按確認(rèn)鍵；讀取空秤信號(hào)；空秤完成后，儀表提示“Add cell 1”，在 1號(hào)傳感器上加載。按順序每個(gè)傳感器都加載后，儀表自動(dòng)完成角差補(bǔ)償運(yùn)算。
標(biāo)準(zhǔn)校正：進(jìn)入校正程序，空秤檢測(cè)，移去秤臺(tái)上的砝碼按確認(rèn)鍵；讀取空秤信號(hào)；按確認(rèn)鍵后，儀表自動(dòng)讀取空秤信號(hào)；進(jìn)入量程檢測(cè)，在秤臺(tái)上加載砝碼后按確認(rèn)鍵；輸入加載重量值，然后按確認(rèn)鍵；量程檢測(cè)，按確認(rèn)鍵讀取砝碼重量；量程檢測(cè)完畢，顯示重量值；保存確認(rèn)。
零點(diǎn)調(diào)節(jié)：在進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)前必須完成標(biāo)準(zhǔn)校正。按“確認(rèn)”鍵后進(jìn)入，儀表開始零點(diǎn)調(diào)節(jié)?？粘訖z測(cè)，移去秤臺(tái)上的砝碼后確認(rèn)；讀取空秤信號(hào)；完成。
四、數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸技術(shù)
稱重信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳輸至稱重控制儀表，其帶接線盒信號(hào)傳輸連接線路圖和無接線盒信號(hào)
傳輸連接線路圖如圖 4 所示。

五、總結(jié)
通過稱重測(cè)量技術(shù)、稱重控制技術(shù)和信號(hào)傳遞技術(shù)的介紹，分析和總結(jié)了稱重測(cè)量控制技術(shù)在數(shù)字地磅中的應(yīng)用研究，不斷推廣電子衡器先進(jìn)技術(shù)，更好服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)。

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