淺析數(shù)字稱重傳感器的發(fā)展及應(yīng)用

許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張貴明 巢淑娟

1.前言

數(shù)字稱重傳感器是將傳統(tǒng)應(yīng)變式稱重傳感器與現(xiàn)代電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)相集成而發(fā)展起來的新型電子稱量技術(shù)。是一種基于傳統(tǒng)模擬稱重傳感器之上發(fā)展構(gòu)建的新型技術(shù)模式，具有較高的可靠性、防雷性與抗干擾性，內(nèi)核的保護(hù)電路可對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行報(bào)警提示，同時(shí)具有較好的一致性，免于標(biāo)定，可進(jìn)行不間斷的連續(xù)工作，能較容易地調(diào)整角差，傳輸距離較傳統(tǒng)傳感器更長(zhǎng)，其通訊速度更加快捷，具有顯著的防作弊效果，且具有使用成本較低維護(hù)便利等優(yōu)勢(shì)特征。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)及制造技術(shù)的發(fā)展，提升了電子衡器的高新技術(shù)品質(zhì)，使其調(diào)試更方便，通訊更快捷，智能化程度更高，抗干擾能力更強(qiáng)。

2.數(shù)字稱重傳感器的發(fā)展

電子技術(shù)的發(fā)展加快了衡器數(shù)字化進(jìn)程，但電子衡器仍處在模擬電子技術(shù)水平。在數(shù)字稱重傳感器與稱重儀表產(chǎn)品開發(fā)過程中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)及軟件自動(dòng)化補(bǔ)償技術(shù)重復(fù)、混亂使用，造成器件資源浪費(fèi)，外圍電路增加，且系統(tǒng)軟件不完善、不統(tǒng)一，而且增加產(chǎn)品成本，不能真正實(shí)現(xiàn)智能化、微型化、低功耗，高可靠性的目的。綜合數(shù)字傳感器技術(shù)與數(shù)字顯示器技術(shù)的具有三電一體化（機(jī)電、電子、微電子）高新技術(shù)衡器產(chǎn)品——單片機(jī)式稱重傳感顯示控制器便會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，它將為衡器稱重技術(shù)開辟數(shù)字化領(lǐng)域新途徑。

模擬稱重傳感器工作原理為電阻應(yīng)變轉(zhuǎn)換，因而決定了其輸出的固有模擬信號(hào)較小，且不能傳輸較長(zhǎng)距離，易受到外界因素的干擾，并且調(diào)試與安裝也較為不便基于傳統(tǒng)稱重傳感器的諸多弊端，人們始終在探究一種全新的稱重傳感器技術(shù)，首先在傳感器內(nèi)部?jī)?nèi)置了放大A/D轉(zhuǎn)換電路，即在模擬式傳感器的基礎(chǔ)上架設(shè)了數(shù)字變送裝置，創(chuàng)立了數(shù)字稱重傳感器雛形，令模擬稱重傳感器傳輸信號(hào)小距離短易受干擾等缺點(diǎn)得到良好的改善。前一代數(shù)字稱重傳感器之上增添了智能化軟件補(bǔ)償功能，也稱為智能化數(shù)字稱重傳感器。該技術(shù)通過良好的工藝與數(shù)字電路補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了滯后線性與蠕變的良性補(bǔ)償，內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感器可通過具有補(bǔ)償功能的軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的溫度補(bǔ)償，且實(shí)現(xiàn)地址可調(diào)功能，應(yīng)用及互換較為便利，可進(jìn)行遠(yuǎn)程的系統(tǒng)診斷與自我矯正。其數(shù)字變送、模擬軟件補(bǔ)償與自控智能化軟件等功能，全面實(shí)現(xiàn)了功能敏捷可準(zhǔn)確檢測(cè)與處理稱重信號(hào)實(shí)現(xiàn)雙向通信邏輯判斷循環(huán)自判斷與自檢閉環(huán)控制自動(dòng)補(bǔ)償校正自動(dòng)化計(jì)算等高科技目標(biāo)，同時(shí)其既可以為整體的集成結(jié)構(gòu)，也可為分離的模塊結(jié)構(gòu)，全面適用于各類閉環(huán)智能化控制多分量測(cè)量動(dòng)態(tài)高速數(shù)字信號(hào)處理以及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通訊等現(xiàn)代化服務(wù)應(yīng)用等方面。

3.數(shù)字稱重傳感器的應(yīng)用選擇

數(shù)字傳感器推廣應(yīng)用在不同行業(yè)里發(fā)掘培養(yǎng)出眾多用戶，有時(shí)也對(duì)個(gè)別性能指標(biāo)作出調(diào)整，強(qiáng)化某個(gè)指標(biāo)，也可能砍掉某種功能，以適應(yīng)市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)要求。

用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。

傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線形、蠕變，蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。

4.結(jié)論

數(shù)字稱重傳感器和數(shù)字計(jì)量?jī)x表技術(shù)的發(fā)展已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵，其以調(diào)試簡(jiǎn)便高效、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)正在該領(lǐng)域嶄露頭角。數(shù)字稱重傳感器跟線纜連接采用標(biāo)準(zhǔn)插頭，既保證了防護(hù)等級(jí)，而且更換傳感器或者電纜非常方便，同時(shí)由于它的輸出的數(shù)字量，不受電纜長(zhǎng)度的影響。而模擬量傳感器它的溫度補(bǔ)償是同電纜線一起的，電纜損壞后隨意連接會(huì)造成誤差，所以很多傳感器都是帶線纜連接一起，更換的時(shí)候還需要重新穿線，使用起來非常不方便?，F(xiàn)在看來，雖然數(shù)字傳感器比模擬傳感器多了電路板，但是在使用過程中無須標(biāo)定，調(diào)試時(shí)間也會(huì)大為減少，可靠性更高，還具有自診斷功能，對(duì)于一些生產(chǎn)不能停工的單位，它還能保證不間斷工作，節(jié)約了生產(chǎn)成本，所以總的來說，它使用的整體成本比模擬量傳感器還低。

目前，數(shù)字式稱重傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子汽車衡、電子軌道衡以及電子皮帶秤等各種電子衡器中。近年來，又在數(shù)字化稱重傳感器的基礎(chǔ)上，研究與實(shí)踐數(shù)字式智能化電路。數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與數(shù)字補(bǔ)償工藝，開發(fā)整體型數(shù)字式智能稱重傳感器和分離型模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)，已經(jīng)取得了階段性成果?？梢灶A(yù)計(jì)，很快就會(huì)在電子衡器數(shù)字化和數(shù)字稱重系統(tǒng)中，見到國(guó)產(chǎn)的數(shù)字式智能稱重傳感器和模塊化數(shù)字式稱重傳感器系統(tǒng)。

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