“ 顯示器”  猶如電子衡器的頭腦, 它接收、 加工、 處理稱重傳感器( 以下簡稱“ 傳感器” ) 輸出信號, 不僅能把被稱物的質量以數字形式準確地表達出來, 而且能完成置零、 去皮、 零點跟蹤、 自檢校驗等功能。時下, 絕大多數顯示器以普遍應用的電阻應變式傳感器為服務對象, 取自傳感器的電壓信號, 經過放大濾波、 A/D 轉換、 運算求值等環節, 最終給出結果。

顯示器的檢測方法早期主要有電壓源法、 電位差計法、 傳感器法。前兩種方法的最大問題是將顯示器整機“ 電壓比” 技術拋棄一邊, 人為硬性分項檢測, 然後再作綜合, 此方法陳舊落後。傳感器法存在準確度低, 配套力源不便攜帶等不足。

鑒於電壓源法、電位差計法和傳感器法的上述不足,產生了高精密校驗器法(以下簡稱“ 檢驗器法” 或者“ 模擬器法” )。 國際有關計量組織對此方法給予了充分肯定和推薦, 美國、 日本、 歐盟等先後實施, 獲得了很好的效果。 我國近年來在一些地區和部門作了實踐應用, 反映良好。

校驗器的輸入、 輸出端直接與顯示器輸出、 輸入端相連, 中間沒有傳遞環節, 隻要輕輕撥動校驗器的有關旋鈕, 就能完成顯示器各種性能參數和控製功能的檢測工作。

一、 檢驗器的基本特征

1. 工作參數等效: 檢驗器由專門設計電阻網絡代替了傳感器電阻應變式橋路, 兩者的輸入電阻、 輸出電阻,回路狀態等效一致, 保持了檢測和使用情況相符合。

2. 誤差小, 不僅能滿足三、 四級秤的顯示器的全部檢測要求, 而且能涵蓋部分二級秤顯示器的檢測要求。

3. 時漂小、 溫漂小、 穩定性好。

4. 噪聲低、 步進值小、 量程寬等。

二、 檢驗器的主要技術指標

1. 輸入電壓範圍( 5～ 20 ) V ( DC 激勵);

2. 測量範圍( 1～ 4 ) mV/V , 分為 6擋;

3. 置零範圍 0.1FS ;

4. 校準範圍 ≥3%FS ;

5. 稱量範圍 (0.1～ 1.1)FS 分 11擋;

6. 步進率及範圍 1× 10 -5 FS× 20 ;

7. 重複性、 非線性 ≤1× 10 -5 FS ;

8. 溫度係數 ≤3× 10 -6 FS/℃(0～ 40℃) 。

三、 校驗器應用舉例

1. 非自動平衡器顯示器的檢測

不論三級、 四級顯示器還是部分二級顯示器, 均能用校驗器進行檢測。例如確定最小檢定分度值、 最大檢定分度數、 最大誤差、 非線性、 重複性、 時漂、 溫漂、 供電源脈衝串幹擾、 高頻電磁場輻射等技術數據; 又如確定置零、 去皮、 零點跟蹤等控製功能誤差。可以說, 顯示器的所有項目試驗和檢測, 幾乎都離不開檢驗器。

2. 動態或自動衡器顯示器的檢測

不少廠家或公司爭先恐後地推出有關顯示器, 例如動態汽車衡料鬥秤和吊秤的顯示器等, 它們所給的技術參數五花八門, 有的是 A/D 轉換速率、 有的是采樣或顯示時間、 有的是被稱物停留時間等。其做法存在一定弊端,即確切有效的稱量可采用結果, 需要與實際衡器組合試驗後才有定論, 而這種依賴於組合試驗的做法也存在弊端。解決的方法: 第一步是抓好顯示器、 傳感器、 秤件等檢測工作, 搞清它們的時域和頻域特性。第二步是在此基礎上進行分析研究, 找出規律, 用以指導有關標準、 規範的製定, 促進動態或自動衡器的發展。

依照這種想法, 我們嚐試將檢驗器與時間控製器、信號發生器組合在一起, 對一快速顯示器作了測試。

時間控製器用來控製顯示器輸入信號持續時間 t d等, 信號發生器用來產生正弦、 脈衝、 三角等波形信號。其輸出頻率、 幅值都可以調整。 接入電阻 R 4 、 R 5 , 主要是隔離或減小信號發生器對校驗器的影響, 要求 R 4 =R 5 ≥100R 0 , R 0 為校驗器輸出電阻( 350Ω ) 。顯示器滿度為5000 , 輸入電壓信號為 10mV , 分度值為 2μ V 。測試分以下三種情況, 其結果可供讀者參考。

( 1 )信號發生器無輸出, 校驗器輸出 10mV 。當 t d 不同時, 觀測顯示器值變化。試驗結果表明: 示值變化, 相對誤差 γ 主要取決於 t d 。例如 t d =5ms , γ 約 4% ; t d =20ms , γ 約 1% 。

( 2 )校驗器輸出 10mV , 信號發生器輸出 2mV 。 當正弦頻率 f 不同時, 觀測變化相對誤差 γ 主要取決於頻率變化(例如 f=2Hz ), γ 約 5% ; t d =5Hz , γ約 1% 。

( 3 ) 校驗器輸出 10mV , 信號發生器輸出 2mV, 當t d 、 f不同時, 觀測顯示器示值變化。試驗結果表明: 示值變化相對誤差 γ 取決於兩者綜合影響, 近似於“ 方和根” 。例如t d =5ms , f=2Hz , γ 約 6% ; t d =20ms , f=5Hz , γ 約 1.6% 。

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