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前言

隨著稱(cheng)重(zhong)技術(shu)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷進步,電(dian)(dian)子(zi)臺秤(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)應用(yong)已經(jing)普及到生活、生產的(de)(de)(de)各個(ge)領域,電(dian)(dian)子(zi)臺秤(cheng)(cheng)已經(jing)取代(dai)了(le)(le)過去的(de)(de)(de)機械化臺秤(cheng)(cheng),由稱(cheng)重(zhong)電(dian)(dian)子(zi)傳(chuan)感器(qi)取代(dai)機械化結構,避免(mian)了(le)(le)稱(cheng)重(zhong)過程中人為的(de)(de)(de)因素和繁瑣的(de)(de)(de)操作過程,帶來了(le)(le)更加(jia)精(jing)確、穩定的(de)(de)(de)稱(cheng)重(zhong)結果,操作也更加(jia)簡(jian)單便利。由于實際情況的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同,電(dian)(dian)子(zi)臺秤(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)選型成為了(le)(le)一個(ge)新的(de)(de)(de)課題(ti),尤其在對內、外(wai)貿易中,選用(yong)電(dian)(dian)子(zi)臺秤(cheng)(cheng)精(jing)度的(de)(de)(de)高低直(zhi)(zhi)接影響到產品重(zhong)量(liang)的(de)(de)(de)多少,直(zhi)(zhi)接關系到企業的(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)利益。

1電子臺秤稱重傳感器的工作原理

稱(cheng)重傳(chuan)感(gan)器是一種將質量信號轉變為(wei)可測量的電(dian)(dian)信號輸(shu)出的裝置(zhi)。稱(cheng)重傳(chuan)感(gan)器按轉換(huan)方法一般分為(wei)光電(dian)(dian)式(shi)(shi)(shi)、液壓(ya)式(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)磁力式(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)容式(shi)(shi)(shi)、磁極變形式(shi)(shi)(shi)、 振動式(shi)(shi)(shi)、陀螺(luo)儀式(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)陰應(ying)變式(shi)(shi)(shi)等8類,其中以電(dian)(dian)阻應(ying)變式(shi)(shi)(shi)使(shi)用最廣(guang)。

電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變(bian)式稱重傳感(gan)(gan)器是(shi)基于(yu)這樣一個原理: 彈(dan)性體(彈(dan)性元(yuan)件(jian),敏感(gan)(gan)梁(liang))在(zai)外力作用下產生彈(dan)性變(bian)形,使粘貼在(zai)他表面的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變(bian)片(pian)(轉(zhuan)換(huan)元(yuan)件(jian))也隨同產生變(bian)形,電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變(bian)片(pian)變(bian)形后,它的(de)(de)阻(zu)值將發生變(bian)化(增大或(huo)減小),再經(jing)相應的(de)(de)測量(liang)電(dian)(dian)(dian)路把(ba)這一電(dian)(dian)(dian)阻(zu)變(bian)化轉(zhuan)換(huan)為電(dian)(dian)(dian)信(xin)(xin)號(電(dian)(dian)(dian)壓或(huo)電(dian)(dian)(dian)流),從而(er)完成了將外力變(bian)換(huan)為電(dian)(dian)(dian)信(xin)(xin)號的(de)(de)過程。

使用(yong)傳感(gan)器要考(kao)慮傳感(gan)器所處(chu)的實際工作環(huan)境,這(zhe)點對正確選(xuan)用(yong)稱重(zhong)傳感(gan)器至關(guan)重(zhong)要,它關(guan)系(xi)到傳感(gan)器能否正常工作以及它的安(an)全和使用(yong)壽命(ming),乃至整個電子臺秤的可靠性和安(an)全性。

影(ying)響(xiang)(xiang)電(dian)子臺秤(cheng)(cheng)穩定(ding)的(de)(de)兩(liang)個(ge)重要因(yin)素(su):一是空氣的(de)(de)流(liu)動(dong)(風力),二(er)是振動(dong)。其中,風力的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)最(zui)大,且無法用技術手段進(jin)行有效控制;對(dui)(dui)于振動(dong)的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang),各電(dian)子臺秤(cheng)(cheng)生產廠家在(zai)顯示儀表中加(jia)有防振動(dong)電(dian)路,控制由輕(qing)微(wei)振動(dong)帶來的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。另(ling)外,精度(du)越高(gao)的(de)(de)電(dian)子臺秤(cheng)(cheng)對(dui)(dui)環(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)要求越高(gao),要按照實際工(gong)作環(huan)境(jing)(jing)選用合(he)適的(de)(de)電(dian)子臺秤(cheng)(cheng),如果配備了精度(du)過高(gao)的(de)(de)電(dian)子臺秤(cheng)(cheng),環(huan)境(jing)(jing)達(da)不到要求,電(dian)子臺秤(cheng)(cheng)也不能(neng)正常(chang)的(de)(de)工(gong)作。

2高精度電子臺秤的選型

2.1計量要求的導出

為了更加直觀的說明計量要求的導出和電子臺秤計量技術參數的選擇,假定測量要求為:被測物體重量(以單件鉬產品為參考物體)為M0,M0=1000kg,測量最大允許誤差不超過被測物體重量的0.2%,即δmax=± (0.2%×1000)kg=±2kg。測量(liang)要求(qiu)取決于被(bei)測量(liang)物(wu)體的(de)(de)計量(liang)特性,最(zui)大(da)允許誤差(cha)(cha)是根據被(bei)測物(wu)體的(de)(de)價值決定的(de)(de),一(yi)般(ban)來說,被(bei)測物(wu)體的(de)(de)價值越高測量(liang)最(zui)大(da)允許誤差(cha)(cha)越小(參(can)考(kao)物(wu)體為鉬(mu)產品(pin),它的(de)(de)最(zui)大(da)允許誤差(cha)(cha)為單件鉬(mu)產品(pin)重(zhong)量(liang)的(de)(de)0.2%)。

根據測量要求導出計量要求:

(1)測(ce)量(liang)范圍(wei)ξ的導出(chu)。一般要(yao)求(qiu)被測(ce)參數(shu)的值要(yao)落在測(ce)量(liang)設備有效量(liang)程的三分之二以上(shang),測(ce)量(liang)范圍(wei)最(zui)小也不能(neng)小于被測(ce)參數(shu)值加(jia)上(shang)被測(ce)參數(shu)規定的最(zui)大(da)誤差的絕(jue)對值。因(yin)此得到:

測量范圍在1002kg與(yu)1500kg之間。

(2)允許誤差δ的導出(chu)。在導出(chu)前我們引入(ru)過程(測量)能力(li)指數的概念,

CP為測量能力指數,是(shi)指測量滿足(zu)技(ji)術要求的能力

T為公差, T = 允許最大值( TU)-允許最小值(TL)

B為測量能力(li),總體標準差的6倍B=6δ

表1     

為了測量能力能夠滿足,我們取CP>1,具體導(dao)出方法如下:

因此,當導出的允許誤(wu)差不大于±0.67kg,測(ce)量能力(li)滿足。

表2     

2.2電子臺秤計量技術參數的選擇

根據導出的計量要求,計算推導電子臺秤的計量技術參數,電子臺秤的等級為Ⅲ級,假定所選擇的電子臺秤的測量范圍為ξ0,最大允許誤差為 δ0,分度數為d,分辨率為e,分辨率是顯示裝置能有效辨別的最小的示值差,即最小刻度。根據1002kg≤ξ≤1500kg,電子臺秤的測量范圍ξ0可以在(zai)1002kg與1500kg之間選取,ξ0的取值不唯一(yi),我們取中心值

分(fen)辨率等于測量范圍除以(yi)分(fen)度數(shu),即(ji)。Ⅲ級電(dian)子臺秤最(zui)大允許誤差δ0以(yi)檢定分(fen)度值e表(biao)示(shi),見(jian)表(biao)3。

表3     

根據計量要求的允許誤差小于±0.67kg,所選電子臺秤的最大允許小于±0.67kg,即︱δ0︱ <0.67kg。高(gao)精(jing)度電(dian)子(zi)臺秤分(fen)度數一(yi)般大于(yu)2000小于(yu)等于(yu)10000,由表(biao)3得出

得出0.12kg≤e<0.22kg

即(ji)所選高(gao)精(jing)度電子臺(tai)秤(cheng)的(de)(de)(de)(de)分(fen)辨率大(da)于等(deng)于0.12kg小于0.22kg,e的(de)(de)(de)(de)取(qu)值不(bu)唯一,分(fen)辨率的(de)(de)(de)(de)選取(qu)直(zhi)接影響到(dao)所選電子臺(tai)秤(cheng)允(yun)許誤差的(de)(de)(de)(de)大(da)小,這里(li)要充分(fen)考慮(lv)到(dao)電子臺(tai)秤(cheng)的(de)(de)(de)(de)實際工(gong)(gong)(gong)作(zuo)環境(jing),如果工(gong)(gong)(gong)作(zuo)環境(jing)許可,可以選擇e的(de)(de)(de)(de)下限,如果工(gong)(gong)(gong)作(zuo)環境(jing)較差,就要選擇靠近e的(de)(de)(de)(de)上限。根(gen)據(ju)實際工(gong)(gong)(gong)作(zuo)環境(jing)(鉬產(chan)品出廠(chang)環境(jing)),取(qu)e=0.2kg=200g,分(fen)別得出

最后,得到所選電子臺(tai)秤的計量(liang)技術參數,見表4。

表4     

3高精度電子臺秤的對比應用

在實(shi)際中的(de)稱重(zhong)測量中,高精度電子臺秤(cheng)比一般電子臺秤(cheng)具有較大的(de)優勢,通(tong)過簡單的(de)對(dui)比試(shi)驗來(lai)說明。

表5     

選取表4的(de)高(gao)(gao)精(jing)度電(dian)(dian)子(zi)(zi)臺秤(cheng)(cheng)和表5的(de)一(yi)(yi)般(ban)電(dian)(dian)子(zi)(zi)臺秤(cheng)(cheng),參(can)考(kao)物體還是鉬(mu)產(chan)(chan)品(pin),在同一(yi)(yi)環境下,先(xian)將鉬(mu)產(chan)(chan)品(pin)先(xian)放(fang)置在一(yi)(yi)般(ban)電(dian)(dian)子(zi)(zi)臺秤(cheng)(cheng)上進行稱(cheng)重(zhong)(zhong)包(bao)裝,包(bao)裝后測得(de)產(chan)(chan)品(pin)重(zhong)(zhong)量為1000.0kg,再逐件放(fang)置到高(gao)(gao)精(jing)度衡(heng)器上進行稱(cheng)重(zhong)(zhong),得(de)到對比試驗(yan)(yan)數據(ju)(ju)。根(gen)據(ju)(ju)對比試驗(yan)(yan)數據(ju)(ju), 對高(gao)(gao)精(jing)度電(dian)(dian)子(zi)(zi)臺秤(cheng)(cheng)的(de)稱(cheng)量數據(ju)(ju)進行匯總(zong),建立直方圖,見圖1。

圖1   下載原圖

可以(yi)看(kan)出(chu),圖形成正態(tai)分布,高精度電子臺(tai)(tai)(tai)秤(cheng)(cheng)稱(cheng)量得(de)到的平均(jun)重量為1000.4kg,平均(jun)每噸鉬產品高精度電子臺(tai)(tai)(tai)秤(cheng)(cheng)與一(yi)般電子臺(tai)(tai)(tai)秤(cheng)(cheng)的對比(bi)測量差為0.40kg。若產品出(chu)售,損害(hai)的是生產單位的利益。

4結論

本文(wen)通(tong)過實例,對高(gao)(gao)(gao)精度電(dian)子臺秤的(de)(de)選型(xing)進行了系統的(de)(de)分析,形成了一(yi)套從(cong)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)要求的(de)(de)導出到高(gao)(gao)(gao)精度電(dian)子臺秤計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)技術參數選擇的(de)(de)科學可行的(de)(de)方法,為現實中電(dian)子臺秤的(de)(de)選型(xing)提(ti)供了參考(kao);通(tong)過對比試(shi)驗可以看(kan)出,高(gao)(gao)(gao)精度電(dian)子臺秤的(de)(de)使用(yong),在滿足(zu)顧(gu)客(ke)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)需求的(de)(de)同(tong)時,最大限度的(de)(de)維護了生產單位(wei)的(de)(de)經濟利益, 同(tong)時,避免了因計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)不(bu)準確造成的(de)(de)顧(gu)客(ke)投訴,具有推廣應用(yong)價值。