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電子稱重技術現狀及發展趨勢

發布時間:2020-09-25 09:31:09 |來源:網絡轉載

1國內外電子稱重技術現狀
電子衡器(或電子秤)是配有電子稱量裝置的衡器,主要由稱重傳感器、承載器(俗稱秤架)、稱重儀表3部分組成。電子衡器的工作原理是將作用在承載器上的質量或力的大小,通過稱重傳感器轉換為與之成正比的電信號,並且,以模擬或數字量的形式在稱重儀表上顯示出來。表1為電子衡器分類表。
表1電子衡器分類

電子衡器分類表

國內從20世紀60年代中期開始研製和生產電子秤,初期為模擬指針式,20世紀80年代中後期發展成數字式,20世紀90年代末至21世紀初已研製開發出微機式產品。表2為國內外電子衡器準確度對比表。總體來說,目前國內電子衡器的發展水平相當於發達國家20世紀90年代的水平。少數產品的技術已處於國際領先水平,例如中船重工集團第七O七研究所研製的HW-2000動態汽車衡的幾項新技術:無開關判別車輛、淺基坑整體秤台和無基坑結構以及防作弊功能。

國內外電子衡器準確對比表

國內電子衡器數量所占比例僅為衡器的6.6%;品種少,功能不齊全;關鍵元器件的穩定性和可靠性與進口產品比較還有差距。表3為國內外電子衡器占衡器比例對照表。

國內外電子衡器占衡器比例對照表

2電子稱重技術發展趨勢
發達國家在電子稱重方麵,無論從技術水平、品種和規模等方麵都達到了較高水平,特別是在準確度、長期穩定性和可靠性等方麵都有了很大的提高。靜態商用秤已做到OIML規定的3000d,最高可做到6000d;在穩定性方麵要求1年內不允許超差;在可靠性方麵稱重傳感器在正常使用條件下的壽命一•般在10年以上,儀表的平均故障間隔時間(MIBF)都超過了2000h,有些產品達到了5000h;工業用電子秤的準確度一般能做到0.1%-0.3%左右。
2.1稱重傳感器
稱重傳感器是電子稱重的核心部件,從原理上分為電阻應變式、壓磁式、振弦式等。
電阻應變式稱重傳感器因製作簡單、工藝成熟、準確度高(最高準確度目前可做到非線性、重複性、滯後指標優於0.01%),占據著稱重傳感器90%以上的市場份額。電阻應變式稱重傳感器用於靜態、動態條件下質量或力的測量,在工業生產過程檢測、控製、自動稱量等領域已大量應用。隨著工業控製係統向數字化發展,近幾年來數字式稱重傳感器被開發並已得到應用,數字式稱重傳感器可由微處理器對常規橋路進行補償和調整,進行非線性、滯後、蠕變等性能的修正,從而大大提高稱重傳感器的性能。由於它直接輸岀數字量,大大提高了傳輸中的抗幹擾能力,並使得與計算機的通信極為方便。由於取消了儀表中的模擬放大、A/D轉換等環節,使儀表大為簡化。
壓磁式稱重傳感器的代表廠家是ABB公司,該傳感器輸出功率大,過載能力強,可在高溫、潮濕、多塵等惡劣環境條件下長期工作。
振弦式稱重傳感器的代表廠家是瑞士哈斯勒(HASLER)公司,該公司采用的SFT振弦式稱重傳感器的電子皮帶秤已在國內有較多應用。這種稱重傳感器的特點如下:重複性、線性為滿刻度的0.01%,穩定性為0.03%,與電阻應變式稱重傳感器的指標大體相當;微小的被測力變化可產生較大的頻率變化,分辨率高達百萬分之一,靈敏度髙;直接數字稱重,被處理的信號及輸出信號都是數字信號,處理過程無A/D.D/A轉換,運算精確度高;抗電氣幹擾、抗振動幹擾能力強;傳感器內裝有溫度傳感器,溫度補償靈敏度可達0.0001%/稻非位移式測量原理,測量過程幾乎無位移發生,不影響秤架的校準狀態;有動態過載保護裝置;最多15台傳感器可在同一根串行總線上傳遞信號,最大傳送距離為500m,因此,這種稱重傳感器是未來傳感器發展的一個方向。
2.2秤架
2.2.1單杠杆式秤架
隻有一組稱量杠杆,其上支撐了一組或幾組稱量托輻,秤架通常由稱量杠杆、支點、平衡重物等組成,結構較簡單,但稱量準確度不高,精度通常為1%~2%。
2.2.2雙杠杆式秤架
由對稱的兩組稱量杠杆組成,每組稱量杠杆上支撐了一組或幾組稱量托輻,秤架結構複雜,秤體龐大,但它的兩組稱量杠杆在稱量過程中可以抵消一些水平分力(如皮帶張力、皮帶跑偏引起的側向力)對稱量精確度的影響,所以秤架性能穩定,稱量精確度較高,精度通常為0.25%~0.5%。
2.2.3懸臂式秤架
通常是在專用的短皮帶輸送機上采用,短皮帶輸送機的整體隻由支點和稱重傳感器承重,這種秤架隻用於尺寸短小的定量給料機或專用的計量皮帶秤,稱量精確度中等,精度通常在1%左右。
2.2.4懸浮式秤架
一組或幾組稱量托根,它的特性優於上述其他各種結構形式的秤架。比如美國拉姆齊(RAMSEY)公司在有4組稱量托輻的秤架中,17型雙杠杆式準確度指標為0.25%,而14型懸浮式準確度指標為0.125%。懸浮式秤架的精度通常在0.125%-0.25%。國內銅陵三愛思公司的單托根秤SSS-50ICS、徐州三原公司的單托輻秤ICS-30A都釆用了無支點、無杠杆、雙稱重傳感器的懸浮式秤架結構。從總體性能來看,懸浮式結構的秤架將是未來秤架的一個發展方向。
2.3稱重儀表
稱重儀表從早期的模擬式儀表,發展到現在的微機式儀表。儀表精度從0.1%、0.05%發展到0.01%。微機式儀表有單片機、PLC、工業PC、嵌入式PC等形式。微機式稱重儀表采用了低漂移高增益放大器、高分辨率A/D轉換器、閃存、電可擦存儲器和非易失性隨機存儲器、RS-232/RS-485通信標準、現場總線等技術,使其性能和功能都有了很大提高。同時,還應用了△調製型模數轉換器和印刷電路板的表麵安裝等新技術。這些新技術的釆用,進一步提高了稱重儀表的性能和可靠性,並為儀表小型化創造了有利條件。在性能上已能做到:非線性優於0.01%,靈敏度優於0.2V/d,A/D轉換速度一般為10-30次/s,用於動態稱重時可達100次/s以上。功能上包括:各種參數的設定,如分度值、量程、校準參數、計算係數、皮重等設定;零點自動跟蹤;自動去皮;量程自動校準;動態檢測;開機自檢和故障診斷;停電數據保護;超載報警;非線性補償;以及毛重、淨重、皮重和累加值的顯示等。為了便於與計算機通信,現在的稱重儀表都配有輸入瀚出接口,如RS-232C、RS-485^20mA電流環、模擬量(4~20mA)以及繼電器輸出等。為了適應各種應用的需要,當前稱重儀表發展的一個趨勢是:通過硬件或軟件的積木式組合來實現不同的功能需求。稱重儀表另一個發展趨勢是小型化。小型或微型儀表主要用於小型生產設備和移動的稱重係統中,例如定量包裝秤、叉車秤、貨車秤、可移動的台秤等。

 

文章來源於網絡轉載,侵刪

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