數(shù)字式汽車衡的應(yīng)用淺析

山東省萊蕪市計量檢定測試所　張　停

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數(shù)字式汽車衡的應(yīng)用淺析

山東省萊蕪市計量檢定測試所張停

【摘要】數(shù)字式汽車衡由于調(diào)試簡單并且具有超強(qiáng)的適應(yīng)現(xiàn)場能力和防作弊能力強(qiáng)等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用，但就其使用褒貶有異。本文就其工作原理、傳感器的安裝、角差調(diào)試、核查、維修等幾個方面進(jìn)行了論述，闡述了自己在應(yīng)用中幾點看法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字式稱重傳感器；數(shù)字式汽車衡；數(shù)字通訊協(xié)議；

通訊地址；角差修整；重復(fù)性；鑒別力

0　引言

數(shù)字式汽車衡因為采用數(shù)字稱重技術(shù)，以其安裝調(diào)試簡單并且具有超強(qiáng)的適應(yīng)現(xiàn)場能力和防作弊能力強(qiáng)等優(yōu)點在貿(mào)易結(jié)算中嶄露頭角，成為稱重系統(tǒng)的首選和新寵。在長期的運行中準(zhǔn)確和穩(wěn)定，使其各項功能得到了淋漓盡致的展現(xiàn)，筆者多年來從事衡器的檢定工作，在此談點個人的看法和見解。

1　數(shù)字式汽車衡與傳統(tǒng)的模擬汽車衡在構(gòu)成方式上有很大不同

第一，數(shù)字式汽車衡的儀器儀表與傳感器之間的接口一般都采用數(shù)字通訊接口，采用總線結(jié)構(gòu)，便于多個稱重傳感器的應(yīng)用，協(xié)議傳輸，高速且具通信糾錯能力，保證了數(shù)據(jù)快速可靠傳輸，儀表直接接收的數(shù)字信號，傳輸線長度可達(dá)1000多米，輸出信號電壓為3伏～4伏，提高了抗干擾能力，并且加快了通信速度。另外數(shù)字傳感器的核心處理器CPU對各種環(huán)境參數(shù)變化引起的弱小誤差能自動進(jìn)行計算和修正，提高了系統(tǒng)防雷擊能力。由于通訊協(xié)議屬廠家專利具有較強(qiáng)的保密性，有效的實現(xiàn)了防作弊；而一般的模擬式汽車衡的儀器儀表與傳感器之間的接口是采用的模擬接口，儀器儀表接收傳感器的信號是模擬的、毫伏級的，一般只有不大于30米傳輸距離。第二，數(shù)字式汽車衡接收的信號是數(shù)字的，調(diào)整角差時，通過軟件的處理自動完成，免去了反復(fù)加載砝碼的麻煩，非常簡便快捷。然而模擬式汽車衡為了實現(xiàn)角差調(diào)整的目的需要調(diào)整接線盒中的電位器，費力費時很容易作弊。數(shù)字式汽車衡的優(yōu)越性主要來自于數(shù)字式稱重傳感器，其內(nèi)部工作原理大致分為四步。如圖1所示：

圖1

（1）傳感器的毫伏信號是直接從應(yīng)變計輸出到了放大器的前端?？梢圆捎瞄L度小于10毫米的信號專用導(dǎo)線，最大程度地降低了電磁信號干擾，保證了導(dǎo)線不會引入較大的誤差。

（2）模擬信號通過放大器放大后傳到A/D轉(zhuǎn)換器。采用的是最高精度的24位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率可達(dá)到6 × 10-8。由于沒有任何損耗保證了模擬段的信號不會受到任何干擾，從而使信號轉(zhuǎn)換不會產(chǎn)生誤差。

（3）A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)是由核心處理器CPU進(jìn)行計算和處理的。主要是對環(huán)境條件的變化而引起的稱量線性、零點、靈敏度、滯后性、蠕變性等的弱小誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

（4）CPU處理好的數(shù)據(jù)通過RS485接口輸出。

2　數(shù)字式汽車衡的安裝方式

數(shù)字式汽車衡與模擬式汽車衡的秤體安裝要求是一樣的，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)同樣分為無基坑和淺基坑兩種，傳感器的安裝必須遵循傳感器廠家提供的安裝方法。對于多秤臺的電子汽車衡，應(yīng)按順序依次安放連接。安裝好的秤臺確認(rèn)是否水平。數(shù)字稱重傳感器的安裝連接應(yīng)嚴(yán)格對號就位，每一只傳感器的地址編號是唯一，為了滿足維修和調(diào)試的需要，應(yīng)及時記錄下每個傳感器的地址編號與稱臺的安裝位置相對應(yīng)以及每個不同地址編號的傳感器與接線盒里的導(dǎo)線的對應(yīng)連接位置，便于以后的檢查和維護(hù)。安裝完畢，確認(rèn)相關(guān)線路連接無誤，按程序進(jìn)入稱重狀態(tài)，在數(shù)字式汽車衡的秤臺上盡量用接近其滿量程的重物（可用汽車配載砝碼）來回壓6次，確定秤臺各部分是否穩(wěn)固和傳感器能否垂直受力。壓完后要確保數(shù)字式汽車衡可靠回零，如果回零不好，需要進(jìn)一步檢查傳感器和秤臺的安裝是否有問題，會不會是由于基礎(chǔ)存在不實的問題，等各種問題解決完成以后再用以上方法重壓，直到能夠穩(wěn)定的回零。整個秤體能夠理想的回零后，將傳感器輸出系數(shù)恢復(fù)初始值，用查看空秤時每個傳感器輸出的內(nèi)碼值的辦法來檢查各個傳感器的受力情況，秤體不平衡，僅靠儀表自動和人工偏載調(diào)節(jié)是不行的，可以通過增減墊片的方式結(jié)合內(nèi)碼值顯示，把秤臺調(diào)節(jié)平衡。方法是將秤臺看作是一質(zhì)量分布均勻的整體，因為秤臺本身自重作用在各支承點上傳感器所受的力是不同的，并且秤臺的特殊結(jié)構(gòu)使得安裝在秤臺中間的傳感器受力比兩邊的傳感器受力要大（大致可以看作是2：1的關(guān)系）?，F(xiàn)舉例說明一下：用安裝了8個數(shù)字式傳感器的數(shù)字式汽車衡秤體，每個傳感器的地址編號分別為1～8，安裝位置分別分布在八個位置，如圖2所示。

圖2

評估方法：只有在空秤狀態(tài)下通過查看各傳感器內(nèi)碼，只有是滿足以下三點，就能說明秤臺的傳感器受力良好，安裝符合要求：

（1）角位一和二、三的和四、五和六以及角位七和角位八內(nèi)碼相差應(yīng)控制在10%以內(nèi)，當(dāng)然內(nèi)碼相差越小越好。

（2）角位一、二、七、八之間以及角位三、四、五、六之間的內(nèi)碼相差也應(yīng)分別在10%以內(nèi)。

（3）角位一、二、七、八碼值約為角位三、四、五、六的碼值1/2左右。

4個和6個或10個以上數(shù)字式傳感器的數(shù)字式汽車衡也適用于上述評估辦法。當(dāng)前面所有工作完成后，就可以開始對數(shù)字式汽車衡進(jìn)行相應(yīng)計量性能測試。

3　數(shù)字式汽車衡的性能調(diào)試

計量性能測試程序同模擬汽車衡相同，在此不作贅述。僅以與模擬秤不同調(diào)試方法的角差修正作簡要闡述。

數(shù)字式汽車衡的角差修正：壓角前最好對儀表進(jìn)行一次簡單的標(biāo)定。根據(jù)初步重復(fù)性測試誤差的大小確認(rèn)標(biāo)定最小砝碼量。一般數(shù)字式汽車衡儀表提供手動和自動兩種角差修正方法：自動角差修正需要充足的恒定的壓角載荷量，操作一氣呵成，簡便快捷，但需重復(fù)進(jìn)行；手動角差修正依據(jù)各承重點示值大小情況對角差系數(shù)直接修正，調(diào)整幅度憑操作者經(jīng)驗，易造成秤體橫向差。最好的辦法是先對角差進(jìn)行自動修正，再用手動的方法微調(diào)修正，可以得到非常好的的校正結(jié)果。非常關(guān)鍵的步驟就是對角差調(diào)節(jié)，絕對是不允許省略的。數(shù)字指示秤檢定規(guī)程中有具體的要求，用大質(zhì)量的砝碼進(jìn)行角差修正要比用小質(zhì)量砝碼組合角差修正的效果要好得多。如果采用小砝碼就應(yīng)該均勻分布，如果采用大砝碼就要放在區(qū)域中心位置。對于有N個承重點的數(shù)字式汽車衡，角差（偏載）的檢定要將最大稱量1／(N一1)的砝碼分別均勻地放在1／N承重臺板上。

注意過程中不得調(diào)整零位，只能在空秤調(diào)整好后調(diào)整一次零位，角差調(diào)整在不具備標(biāo)準(zhǔn)砝碼的條件下，可用恒定替代物代替。因為角差調(diào)整的目的只是求得各承重點輸出的一致性，并不是示值準(zhǔn)確性。

4　數(shù)字式汽車衡的維修：儀表自診斷功能及時提供了傳感器實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便快捷的找出問題點

（1）通過查看傳感器輸出，確認(rèn)傳感器好壞。

（2）利用手動編址功能，查尋傳感器是否在線工作。

（3）查看傳感器角差常數(shù)、零點系數(shù)、量程系數(shù)確認(rèn)秤運行狀態(tài)。

（4）通過日志文件查看：過載、校秤、可掌握秤使用中過載情況和校秤時間，及時掌控秤運行狀態(tài)。

5　數(shù)字電子汽車衡的在線應(yīng)用

（1）采用托利多的數(shù)字式不銹鋼激光焊密封傳感器，防水防腐能力強(qiáng)，精度等級為C4，使用壽命長。采用軍標(biāo)航空插頭把傳感器和電纜線分成了兩個相互獨立的結(jié)構(gòu)單元，有利于傳感器和電纜的更換。電纜線的長度對是數(shù)字信號的傳輸不會產(chǎn)生影響，因此可以根據(jù)需要確定電纜線的長度，不會影響到測量的精度。在應(yīng)用中減少了調(diào)試及應(yīng)用成本（如調(diào)試角差方便），并且數(shù)字傳感器具有不間斷工作和自診斷等功能，大大降低了停機(jī)的時間，使系統(tǒng)的可靠性得到了保障。但是在高溫、潮濕或腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境下不宜采用這種航空接插件，因接插件易氧化導(dǎo)致接觸不良，造成設(shè)備故障。

（2）稱重傳感器在選用時應(yīng)依據(jù)各計量點所處的實際工作環(huán)境，合理選用，不要盲目追求高價位或高等級。總之實用就是最好，再加上必要的防護(hù)措施，就能達(dá)到理想的稱量效果。

（3）從調(diào)試實踐中得出的經(jīng)驗來說，通常不會使用大噸位砝碼對上百噸的大型電子汽車衡進(jìn)行角差的調(diào)節(jié)，這主要是從成本方面考慮的。從整個秤的精度來講，通過利用添加小砝碼做鑒別力測試，觀察儀表閃變點或借助儀表內(nèi)碼顯示都可以達(dá)到很好的偏差調(diào)整效果。注意：只要調(diào)過角差，在使用時必須重新進(jìn)行稱量標(biāo)定。

（4）在檢定中應(yīng)該取消或打破零位跟蹤功能，檢定前應(yīng)該先確定零中心位置。 在檢定過程中應(yīng)充分考慮外部環(huán)境的影響，諸如：天氣、風(fēng)力、秤體周邊振動、磁場干擾、供電源是否穩(wěn)定等。

（5）日常核查比對工作：利用兩輛不同恒定重量短軸重載車（30噸左右、60噸左右）每月進(jìn)行三次汽車衡比對工作，30噸、60噸左右車輛分別雙向上磅壓段，找出超差段點，然后雙車共同上磅進(jìn)行總量比對，兩項工作共確認(rèn)了30噸左右、60噸左右、90噸左右三個稱量點的準(zhǔn)確性，綜合評定分析后直接修正傳感器輸出內(nèi)碼值可快速消除段差合稱量的非線性。

6　結(jié)束語

隨著電子科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，數(shù)字式稱重技術(shù)已趨于成熟，鑒于其諸多便利和優(yōu)點，已被越來越多的使用單位接收和青睞，在實際的應(yīng)用中會得到進(jìn)一步的肯定，值得廣泛推廣和應(yīng)用的。

參考文獻(xiàn)

[1]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.數(shù)字指示秤檢定規(guī)程(JJG539-97)[S].北京:中國計量出版社,1997.

張停（1972-），男，山東萊蕪人，大學(xué)本科學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，主要研究方向：計量檢測技術(shù)。

作者簡介：