隨著計算機和測控技術的不斷進步與發展，人們對稱重係統的要求也越來越高，傳統的稱重係統已是使用高精度萬用表測量稱重傳感器的輸出電壓，操作複雜且誤差大， 很難滿足人們的要求， 而且， 很多領域的一些用間接的測量容積體積來實現側重量的方法也存在諸多問題， 例如： 對於超稠、 特稠原油， 由於其粘度高， 流動性差，油中含氣不易排出造成假體積，且原油易殘留在計量器中， 因此采用容積法計量稠油， 計量時間長， 誤差大， 耐久性不好。在這一領域從計量原理上正在采用稱重的方法計量稠油產量。 所以研製出一種高精度、 高穩定性的稱重係統已經是當前急待解決的事情。

１ 稱重傳感器的工作原理

應變片在外力的作用下發生機械形變時，其電阻值將發生變化， 這種現象稱為應變效應。 根據應變效應將應變片粘貼在彈性體上，彈性體受到外界力的作用而產生的應變會傳送到應變片，使應變片的電阻值發生相應的變化。通過電阻與電壓的關係， 可得出電壓量的變化， 由此便可推導出被測物的質量。

２ 係統總體方案設計

該稱重係統采用電阻應變片式傳感器進行測量， 直流電橋輸出的電壓信號經過放大和濾波後，由 Ａ/Ｄ 轉換電路進入到單片機係統中，單片機對數據采用了多次采樣和去極值取平均值的濾波處理，避免了瞬間幹擾對采樣的影響， 以獲得較為可靠的數據。 單片機將處理過的數據通過 RS232 串行接口傳送給 PC 機 （上位機） ， 上位機采用 VB 軟件作進一步處理，使稱重係統達到高精度的要求。

３ 下位機硬件電路設計

下位機硬件電路主要由傳感器後續信號調理電路、A/D 轉換電路、 串口通訊電路組成。

3.1 傳感器後續信號調理電路

由於電阻應變片所產生的是電阻量的變化，而電阻量的變化又很難加以測量。選擇直流差動電橋可使電阻量變化轉化為電壓信號。 但是， 通過電橋輸出的電壓信號非常微弱，難以用一般的測試儀器測出，所以采用美國某 公司生產的精密儀器儀表用放大器INA121 進行放大， 低通濾波器實現將無用的信號剔除而保留有用的信號。 

3.2 A/D 轉換電路

轉換電路采用美國 某公司研製的 12 位逐次逼近型 ADC 轉換器 AD574， 它內部集成轉換時鍾、 參考電壓源和三態輸出鎖存器。它使用方便， 可與微機直接接口，無需外接時鍾； 轉換時間為 15～35μs； 輸入模擬電壓既可以是單極性， 也可以是雙極性。單極性輸入時為 0～+10V或 0～+20V， 雙極性輸入時為-5～+5V 或-10～+10V； 數字量位數可以設為 8 位或者 12 位。12 位數據可以一次讀出， 也可分兩次讀， 便於與 8 位或 16 位微機相連。

3.3 串口通訊電路

經計算和優化處理的數字信號需要送到上位機作進一步處理和保存，采用芯片 MAX232 來實現 TTL←→RS232 雙向電平轉換， 這樣就可以實現 AT89C51 單片機作為下位機、 PC 機作為上位機的通訊了。

４ 上位機 VB 軟件設計

上位機係統選用 VB 語言作為軟件開發工具， VB 提供的串行通信控件 Mscomm 可以方便地通過串口與下位機相連， 從而實現數據的發送和接收。 它簡單而高效地實現設備之間的通訊， 從而使編程效率大大提高。

５ 結 論

經實驗及現場使用表明，本稱重係統能夠滿足高精度、 高穩定性的要求， 因此進一步驗證了係統的可行性與實用性， 除此之外， 要想在複雜的測量環境中滿足高性能的測試要求， 還應該進行多方麵的考慮， 比如： 加入應變式橋接補償電路, 解決溫度變化引起的橋接平衡點的漂移、 測力傳感器的靈敏度發生變化；接口電路應盡量采用了電氣隔離技術； 應變片要保證較好的粘貼工藝等等。 根據具體測量環境和精度要求確定具體方案。

［參考文獻］

［1］ 肖奇軍， 李勝勇.智能電子稱重係統 ［J］ .肇慶學院學報， 2005， 26（2 ） ： 51-53.

［2］ 張萌， 柳旭.稱重傳感器高精度自動檢測係統設計 ［J］ .廈門大學學報， 2005， 44 （2 ） ： 206-209. （編輯 啟 迪 ）

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除