一、前言

无论工业生产还是民用领域，在许多需要大量统计数量的场合，都有通过简单操作就能获得最终统计数据的要求。应用计数秤计数就是一种常见的、最理想的解决方案。

计数秤作为专门计数的衡器，首先要求计数精度高，同时必须做到计数速度快、数据稳定性能好。这两个本身互相矛盾的性能要求，对计数秤提出了两个问题：如何做到计数秤在实际使用中，既要满足计数精度要求，又要做到快速和准确？如何在精度和速度、稳定性两者之间寻求一个折中点？这些是所用衡器都要面对的问题，但相对于普通的衡器而言，计数秤的要求更加严格。

对电子衡器而言，上述要求基本上都是针对电子计数称重仪表（以下简称计数仪表）的要求。要解决上述问题，计数仪表是关键。

本文以上海某称重系统有限公司的XK3190—A24计数仪表为例，连接1只HBM的10kg传感器组成系统，来演示计数秤的注意事项、使用方法和实际效果。本文还就计数模式的发展方向提出自己的一些看法，供大家参考。

二、仪表的精度

计数仪表在实际使用中，要做到多少精度才能符合需求？要回答这个问题就要先了解计数秤的实际使用情况。

在我厂库房内，我们了解了很多种通过计数秤计数的元器件，其中不乏一些自重较重的元件。元件自重越重，则要求的称重精度就越低，所以我们最后选定一种较轻的尼龙扎带为例，他的自重大约是0.142克。下面来讨论下，对于0.142克重的元件，需要多少的精度才能分辨数量。假设整秤满量程是8公斤，能准确分辨0.142克的元件，有8000÷0.142≈56338，则精度应该需要接近1/(6W)，才能对0.142重的元件进行计数。

普通的传感器输出范围大概是10mV，当精度要求做到1/(6W)时，有10mV÷60000≈0.167μV，则AD对于信号的分辨率应该在0.167μV。如果在使用过程中对传感器留一定的余量，比如选择使用7.5mV以下，有7.5mV÷60000≈0.125μV，则AD对于信号的分辨率应该在0.125μV。

XK3190—A24是我们上海某称重系统有限公司一款新型计数仪表，我们将以XK3190—A24为例，来演示计数秤的注意事项、使用方法和实际效果，借此更加明确的阐明本文论述的观点。XK3190—A24设计时的第一要点就是提高AD精度，选用了高精度的Σ-△芯片，和较完善的电路，仪表分辨率应在0.1μV。为了验证仪表的精度，先用电位差计来测试仪表。连接仪表后，通过调节电位差计的不同档位，每次变化的电位差计输出值可以为500μV、50μV等，最小档位变化的电位差计输出值是0.05μV。先用电位差计进行标定，零点选择0mV输出，满量程设50000分度、加载点4.2mV输出。

标定完成后，先粗略的看下回程、进程和微分线性效果，将电位差计从4.2mV分10档，从4.2mV一直调节到0mV再调节回4.2mV，并且重复多次，整个过程中仪表显示均为5000的倍数，由此得出：XK3190—A24计数仪表在各段量程中的一致性良好。

通过调节电位差计的输出来验证仪表的分辨率，试验中我们每次调节0.1μV，仪表分度值加1，符合试验预期。由此得出结论：XK3190—A24计数仪表的信号分辨率应在0.1μV。

三、整机精度

仪表连接电位差计所体现出来的精度是一种近似理想的状态，排除了由传感器带来的误差，比如结构上：阻尼比太小；制造工艺上：贴片不准；功能材料上：热胀冷缩、迟滞、非线性；外界环境影响：如温度、压力和湿度；人为操作带来的干扰：如振动、加载卸载过快等等。因此仪表在实际使用过程中的表现还要考虑这些问题，最直观的将这些性能展示给读者的方法就是通过仪表组成系统，通过系统的整体性能来说明仪表的适应性。

为了达到预期的精度，还要注意几点能避免误差的措施：

（一）环境因素

（1）把秤放在稳定的、没有振动的环境下；

（2）避免空调或者开启门、窗的气流；

（3）避免阳光的直射；

（4）确保电源的稳定；

（5）尽量避免静电干扰或者使用塑料容器。

（二）操作员因素

（1）在放置容器进行采样前，确保计数秤处于零位，必要时，按置零键；

（2）容器长时间放置在秤台上，在采样前请按去皮键重新去皮；

（3）避免使用大于秤台面积的容器，大容器有很大的表面积，很容易受到气流变化影响；

（4）避免影响精度和稳定时间；

（5）尽量将容器放置在秤台中央；

（6）进行去皮操作或采样前，确保数据稳定；

（7）采样数量最好大于50个；

（8）分批计数，以触发单重优化功能。

（三）不规则物品因素

（1）选择更多的采样数量；

（2）采用单重优化功能；

（3）不同机器生产的产品，进行单独采样；

（4）不同批次的产品，进行单独采样。

我们选择1只HBM的10KG传感器来组成系统，分度值设1，满量程设8000来进行标定。

在组成的系统中，用尼龙扎带来进行仪表的精度试验。采样样本为200个，采样得到单重为0.14204克，单重采样结束，然后通过各种方法来试验实际效果。
和用电位差计每次加1档来验证微分线性一样，在系统中通过每次加1定数量的尼龙扎带来观察实际称量中的微分线性。增加的数量为10、10、10、10、10、50、100，并且重复多次，试验的结果符合预期。

经过以上的试验可以得出结论：仪表满量程设8000，实际能分辨0.1402克重的物品，有8000÷0.1402≈57061，系统的精度应该接近1/(6W)。满足本文一开始提出的精度要求。

四、XK3190—A24计数仪表的反应速度与稳定性

在实际的使用过程中，精度的提高对于系统的整体性能的提高是有绝对意义的，而且精度是一个可以方便量化的值，可以通过试验、计算和论证得出明确的结果。相比之下仪表的反应速度和稳定性比较难以量化，而且量化的结果对于实际的使用来说意义不大，譬如0.01秒乃至0.1秒的反应速度或者稳定时间对于实际的使用都不一定有很大影响。另一方面，不同的使用场合对于这两个性能的要求也不一致，所以我们在设计仪表时用一个参数来协调这两个性能。

以XK3190—A24计数仪表组成的系统为例，我们提出2种试验方法，并记录2种试验的结果，对于结果不做论证。欢迎大家尝试重复试验，或者提出更加严苛的试验要求。

反应速度的试验方法：滤波系数设0，初始在秤台加载10个样品，然后加1个，当仪表显示加1时再加1个，一直加载到30个样品时结束，从加载第一个样品开始到结束，时间越短则反应速度越快。

试验中，如果选用的样品重量越轻，则反应速度越慢，我们在此选用的依然是0.142克重的尼龙扎带，试验的反应时间大约是17秒。

稳定性的试验方法：滤波系数设3，将秤台放于加固的复合木台面，在秤台上放置一个重心不稳的5kg砝码，敲击桌面看仪表的稳定性。

五、采样单重的方法简化

随着技术发展，任何一个领域的智能化都是一大方向，对于计数秤来说，单重采样的简化对于使用者来说是非常有意义的。理想状态下，将元件放在待测区，可以立即得出数量，数量是我们所需要的信息，而重量只是一种手段。计数秤作为通过称重来得出数量的设备，最繁琐的步骤就是单重采样。而单重采样中，最繁琐的就是数出一定数量的采样样品，样品数量越多单重越准确，但是样品数量越多数出采样样品的过程就越繁琐。

XK3190—A24计数仪表通过单重修正的方式来达到采样样品不足的情况，单重修正的试验如下。

试验选用的样品是我厂一种元件，重量约为0.354克。首先10个元件作为样本采样，得出单重为0.3575克，可见与实际存在一定偏差，这是因为单重数量不足引起的误差。第二次在秤台增加10个元件，仪表自动进行了单重修正，这是得出单重为0.35691，相比之下更接近真值。第三次增加10个，单重修正为0.35515；第四次增加20个，单重修正为0.35413；第五次增加20个，单重修正为0.3543；第六次增加30个，单重修正为0.35394。这时采样样本已经为100，单重自动修正结束。此时采样单重为0.35394克，已经非常接近真值了。

 

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深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。