来源:网络转载更新时间:2020-09-25 09:31:09点击次数:2912次
1国内外电子称重技术现状
电子衡器(或电子秤)是配有电子称量装置的衡器,主要由称重传感器、承载器(俗称秤架)、称重仪表3部分组成。电子衡器的工作原理是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过称重传感器转换为与之成正比的电信号,并且,以模拟或数字量的形式在称重仪表上显示出来。表1为电子衡器分类表。
表1电子衡器分类
国内从20世纪60年代中期开始研制和生产电子秤,初期为模拟指针式,20世纪80年代中后期发展成数字式,20世纪90年代末至21世纪初已研制开发出微机式产品。表2为国内外电子衡器准确度对比表。总体来说,目前国内电子衡器的发展水平相当于发达国家20世纪90年代的水平。少数产品的技术已处于国际领先水平,例如中船重工集团第七O七研究所研制的HW-2000动态汽车衡的几项新技术:无开关判别车辆、浅基坑整体秤台和无基坑结构以及防作弊功能。
国内电子衡器数量所占比例仅为衡器的6.6%;品种少,功能不齐全;关键元器件的稳定性和可靠性与进口产品比较还有差距。表3为国内外电子衡器占衡器比例对照表。
2电子称重技术发展趋势
发达国家在电子称重方面,无论从技术水平、品种和规模等方面都达到了较高水平,特别是在准确度、长期稳定性和可靠性等方面都有了很大的提高。静态商用秤已做到OIML规定的3000d,最高可做到6000d;在稳定性方面要求1年内不允许超差;在可靠性方面称重传感器在正常使用条件下的寿命一•般在10年以上,仪表的平均故障间隔时间(MIBF)都超过了2000h,有些产品达到了5000h;工业用电子秤的准确度一般能做到0.1%-0.3%左右。
2.1称重传感器
称重传感器是电子称重的核心部件,从原理上分为电阻应变式、压磁式、振弦式等。
电阻应变式称重传感器因制作简单、工艺成熟、准确度高(最高准确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01%),占据着称重传感器90%以上的市场份额。电阻应变式称重传感器用于静态、动态条件下质量或力的测量,在工业生产过程检测、控制、自动称量等领域已大量应用。随着工业控制系统向数字化发展,近几年来数字式称重传感器被开发并已得到应用,数字式称重传感器可由微处理器对常规桥路进行补偿和调整,进行非线性、滞后、蠕变等性能的修正,从而大大提高称重传感器的性能。由于它直接输岀数字量,大大提高了传输中的抗干扰能力,并使得与计算机的通信极为方便。由于取消了仪表中的模拟放大、A/D转换等环节,使仪表大为简化。
压磁式称重传感器的代表厂家是ABB公司,该传感器输出功率大,过载能力强,可在高温、潮湿、多尘等恶劣环境条件下长期工作。
振弦式称重传感器的代表厂家是瑞士哈斯勒(HASLER)公司,该公司采用的SFT振弦式称重传感器的电子皮带秤已在国内有较多应用。这种称重传感器的特点如下:重复性、线性为满刻度的0.01%,稳定性为0.03%,与电阻应变式称重传感器的指标大体相当;微小的被测力变化可产生较大的频率变化,分辨率高达百万分之一,灵敏度髙;直接数字称重,被处理的信号及输出信号都是数字信号,处理过程无A/D.D/A转换,运算精确度高;抗电气干扰、抗振动干扰能力强;传感器内装有温度传感器,温度补偿灵敏度可达0.0001%/稻非位移式测量原理,测量过程几乎无位移发生,不影响秤架的校准状态;有动态过载保护装置;最多15台传感器可在同一根串行总线上传递信号,最大传送距离为500m,因此,这种称重传感器是未来传感器发展的一个方向。
2.2秤架
2.2.1单杠杆式秤架
只有一组称量杠杆,其上支撑了一组或几组称量托辐,秤架通常由称量杠杆、支点、平衡重物等组成,结构较简单,但称量准确度不高,精度通常为1%~2%。
2.2.2双杠杆式秤架
由对称的两组称量杠杆组成,每组称量杠杆上支撑了一组或几组称量托辐,秤架结构复杂,秤体庞大,但它的两组称量杠杆在称量过程中可以抵消一些水平分力(如皮带张力、皮带跑偏引起的侧向力)对称量精确度的影响,所以秤架性能稳定,称量精确度较高,精度通常为0.25%~0.5%。
2.2.3悬臂式秤架
通常是在专用的短皮带输送机上采用,短皮带输送机的整体只由支点和称重传感器承重,这种秤架只用于尺寸短小的定量给料机或专用的计量皮带秤,称量精确度中等,精度通常在1%左右。
2.2.4悬浮式秤架
一组或几组称量托根,它的特性优于上述其他各种结构形式的秤架。比如美国拉姆齐(RAMSEY)公司在有4组称量托辐的秤架中,17型双杠杆式准确度指标为0.25%,而14型悬浮式准确度指标为0.125%。悬浮式秤架的精度通常在0.125%-0.25%。国内铜陵三爱思公司的单托根秤SSS-50ICS、徐州三原公司的单托辐秤ICS-30A都釆用了无支点、无杠杆、双称重传感器的悬浮式秤架结构。从总体性能来看,悬浮式结构的秤架将是未来秤架的一个发展方向。
2.3称重仪表
称重仪表从早期的模拟式仪表,发展到现在的微机式仪表。仪表精度从0.1%、0.05%发展到0.01%。微机式仪表有单片机、PLC、工业PC、嵌入式PC等形式。微机式称重仪表采用了低漂移高增益放大器、高分辨率A/D转换器、闪存、电可擦存储器和非易失性随机存储器、RS-232/RS-485通信标准、现场总线等技术,使其性能和功能都有了很大提高。同时,还应用了△调制型模数转换器和印刷电路板的表面安装等新技术。这些新技术的釆用,进一步提高了称重仪表的性能和可靠性,并为仪表小型化创造了有利条件。在性能上已能做到:非线性优于0.01%,灵敏度优于0.2V/d,A/D转换速度一般为10-30次/s,用于动态称重时可达100次/s以上。功能上包括:各种参数的设定,如分度值、量程、校准参数、计算系数、皮重等设定;零点自动跟踪;自动去皮;量程自动校准;动态检测;开机自检和故障诊断;停电数据保护;超载报警;非线性补偿;以及毛重、净重、皮重和累加值的显示等。为了便于与计算机通信,现在的称重仪表都配有输入瀚出接口,如RS-232C、RS-485^20mA电流环、模拟量(4~20mA)以及继电器输出等。为了适应各种应用的需要,当前称重仪表发展的一个趋势是:通过硬件或软件的积木式组合来实现不同的功能需求。称重仪表另一个发展趋势是小型化。小型或微型仪表主要用于小型生产设备和移动的称重系统中,例如定量包装秤、叉车秤、货车秤、可移动的台秤等。
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