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電子衡器稱重傳感器載荷分配的調(diào)整

2020-02-16

電子衡器稱重傳感器載荷分配的調(diào)整，直接影響衡器的計(jì)量特性和其他性能。文章介紹了電子衡器采用支承安裝、并聯(lián)使用多個(gè)稱重傳感器載荷分配的調(diào)整方法。

電子衡器大多數(shù)使用多個(gè)電阻應(yīng)變式稱重傳感器，安裝形式有支承式（壓式）和吊掛式（拉式）兩種，通常采用支承式安裝。

稱重傳感器使用時(shí)，應(yīng)按選擇原則正確選擇其結(jié)構(gòu)型式、計(jì)量特性等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，達(dá)到最佳性能價(jià)格比要求。衡器安裝后還要進(jìn)行分部調(diào)整和整機(jī)調(diào)整，其中主要工作之一就是對(duì)多個(gè)稱重傳感器進(jìn)行載荷分配的調(diào)整，即通常所說(shuō)進(jìn)行傳感器受力一致性調(diào)整。由于電子衡器使用多個(gè)傳感器時(shí)，串聯(lián)、串并聯(lián)輸出方式實(shí)際已不再應(yīng)用，本文以支承安裝、并聯(lián)使用的多個(gè)電阻應(yīng)變稱重傳感器為例，介紹載荷分配的檢查調(diào)整方法。吊掛式安裝的稱重傳感器載荷分配的調(diào)整也可參考。

一、稱重傳感器載荷分配調(diào)整的依據(jù)和前提條件

電子衡器是應(yīng)用非電量的電測(cè)量原理，通過(guò)稱重傳感器將質(zhì)量（重量）轉(zhuǎn)換成電量而建立的一種質(zhì)量（重量）測(cè)量方法。

電子衡器對(duì)所用稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量（質(zhì)量）單值線性對(duì)應(yīng)；有符合要求的準(zhǔn)確度和較高的靈敏度；有較好的頻率響應(yīng)特性和較小的惰性；對(duì)被稱物體狀態(tài)影響??；能在較差環(huán)境條件下工作；穩(wěn)定性、可靠性好，壽命長(zhǎng)。

電子衡器多個(gè)稱重傳感器載荷分配的調(diào)整，即通過(guò)調(diào)整各傳感器受力的一致性，減小秤臺(tái)多支點(diǎn)平衡“靜不定”問(wèn)題的影響，保證秤臺(tái)支承的穩(wěn)定性，從而保證秤臺(tái)重心不變及承重傳力正確，達(dá)到保證衡器的準(zhǔn)確度和有關(guān)計(jì)量性能要求。

稱重傳感器載荷調(diào)整的前題條件，主要是對(duì)衡器各部件的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查調(diào)整，達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程、施工圖等技術(shù)文件規(guī)定的技術(shù)要求，并提出必要的部件及其特性要求。對(duì)新安裝的衡器，各部件應(yīng)進(jìn)行全面檢查，維修時(shí)只檢查可檢部位和變動(dòng)部位。

1、秤臺(tái)結(jié)構(gòu)

秤臺(tái)除滿足計(jì)量性能和使用要求外，應(yīng)具有秤臺(tái)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性、自重分布的均勻性。

2、稱重儀表系統(tǒng)

稱重儀表系統(tǒng)按要求技術(shù)指標(biāo)測(cè)試合格。

3、稱重傳感器的選擇及連接

稱重傳感器的選擇除滿足衡器要求的性能指標(biāo)外，應(yīng)盡量選擇使用輸出靈敏度及輸入輸出阻抗一致的傳感器，并在接線補(bǔ)償盒中正確連接。接線補(bǔ)償盒盡

可能安裝在計(jì)量室內(nèi)稱重儀表附近。

4、稱重傳感器輸出靈敏度再補(bǔ)償

稱重傳感器在制造時(shí)已進(jìn)行了多種補(bǔ)償，其中包括輸出靈敏度補(bǔ)償。但在電子衡器使用的多個(gè)傳感器中，每個(gè)傳感器的輸出靈敏度不可能完全相等，在供橋電壓相等時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生不可忽視的稱量誤差。因此，每個(gè)傳感器的實(shí)際供橋電壓根據(jù)其靈敏度不同而有差異，即需要在使用時(shí)進(jìn)行輸出靈敏再補(bǔ)償。

多個(gè)傳感器并聯(lián)輸出，通常使用一個(gè)供橋電源。對(duì)傳感器進(jìn)行靈敏度再補(bǔ)償時(shí)，實(shí)際供橋電壓的選擇方法是：設(shè)多個(gè)傳感器中，第i個(gè)傳感器的靈敏度Si最小，取其供橋電壓Ui符合給定的供橋電壓范圍，則靈敏度為Si的第j個(gè)傳感器的實(shí)際供橋電壓Uj由下式確定：

通常是通過(guò)調(diào)節(jié)接線補(bǔ)償盒中對(duì)稱串聯(lián)在傳感器輸入回路的電位器實(shí)現(xiàn)。

5、消除或減小傳感器輸送電纜及各種干擾因素的影響

傳感器輸送電纜及各種干擾因素產(chǎn)生的虛假信號(hào)，影響載荷分配調(diào)整的正確性，必須采取措施消除減小。為了避免輸送電纜的影響，電纜的質(zhì)量、長(zhǎng)度及布線均有嚴(yán)格要求；電纜質(zhì)量好，線間絕緣電阻>10MΩ，傳感器有較高的對(duì)地絕緣電阻，傳感器和供橋電源對(duì)地絕緣電阻之和>200MΩ；電纜阻值、溫度系數(shù)、分布電容等直流、交流參數(shù)相同；標(biāo)定（檢定）與使用電纜長(zhǎng)度一致，并要求所用傳感器電纜固定長(zhǎng)度相等；當(dāng)實(shí)際使用中電纜不夠長(zhǎng)時(shí)，續(xù)接線應(yīng)采用與傳感器一致的電纜，采取焊接，不用插頭座形式連接，焊接處采取防護(hù)措施；布線正確，避免電磁干擾的影響；電纜有屏蔽層并正確采用屏蔽接地技術(shù)，達(dá)到屏蔽效果；采用比率測(cè)量長(zhǎng)線補(bǔ)償技術(shù)，尤其是電纜較長(zhǎng)時(shí)很有必要；等等。

6、傳感器支承高度調(diào)整裝置

除采用墊板有級(jí)調(diào)高裝置外，最好有雙面調(diào)整專用墊塊等無(wú)級(jí)調(diào)高裝置，或稱微調(diào)裝置。如果沒(méi)有無(wú)級(jí)調(diào)高裝置，可備薄墊板。無(wú)級(jí)調(diào)高裝置初始安裝時(shí)高度應(yīng)放置在正負(fù)可調(diào)范圍的零位處。

7、秤臺(tái)安裝的初始水平度、標(biāo)高及相關(guān)尺寸是一個(gè)重要因素，用以判斷秤臺(tái)及傳感器的安裝情況，不僅要達(dá)到技術(shù)文件規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)要求，而且直接影響載荷在傳感器上的分配。

二、稱重傳感器載荷分配的檢查調(diào)整

在稱重傳感器載荷分配調(diào)整的前提條件下，進(jìn)行載荷分配的檢查調(diào)整。

1、傳感器空載時(shí)的輸出值（零點(diǎn)輸出）

由于傳感器標(biāo)定（檢定）時(shí)的供橋電壓Ub可能與使用時(shí)的供橋電壓U不一致，并且又經(jīng)過(guò)輸出靈敏度再補(bǔ)償，確定了實(shí)際供橋電壓Ui。因此，可以根據(jù)傳感器標(biāo)定（檢定）時(shí)的空載輸出值Eiob計(jì)算在實(shí)際供橋電壓時(shí)的空載輸出值Eoi

傳感器空載時(shí)的輸出值也可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)；用千斤頂抬起秤臺(tái)，用稱重儀表或高精度數(shù)字電壓表在接線補(bǔ)償盒中測(cè)量各傳感器空載時(shí)的輸出值Eoi。筆者認(rèn)為，實(shí)測(cè)方法更準(zhǔn)確、實(shí)用。

2、傳感器在秤臺(tái)自重作用下的輸出值

3、傳感器載荷分配的調(diào)整

“逐個(gè)調(diào)整電子秤各支承點(diǎn)，使在傳感器上的載荷至少有20%F的示值”。文獻(xiàn)2中指出，使用四個(gè)傳感器時(shí)“四個(gè)傳感器的輸出電壓應(yīng)基本相同，各自為（秤臺(tái)）自重的1/4左右”。我們通過(guò)實(shí)踐認(rèn)為，在秤臺(tái)自重作用下，傳感器輸出增加值與輸出平均增加值的相對(duì)誤差在±5% - ±10%為宜，且衡器準(zhǔn)確度越高，調(diào)整應(yīng)更精心細(xì)致。

將各傳感器在秤臺(tái)自重作用下的輸出增加值進(jìn)行比較，如果某傳感器的輸出增加值與平均增加值和相對(duì)誤差小于要求值，或輸出增加值遠(yuǎn)小于平均增加值甚至無(wú)輸出增加值時(shí)，則用該傳感器的無(wú)級(jí)調(diào)高裝置進(jìn)行調(diào)整，或用千斤頂抬起秤臺(tái)，用薄墊板進(jìn)行調(diào)整，抬高傳感器支承高度；如果某傳感器的輸出增加值與平均增加值的相對(duì)誤差大于要求值，或輸出增加值遠(yuǎn)大于平均增加值時(shí)，則用該傳感器的無(wú)級(jí)調(diào)高裝置進(jìn)行調(diào)整，降低傳感器支承高度；抬高傳感器支承高度和降低傳感器支承高度這兩種方法也可同時(shí)應(yīng)用。當(dāng)秤臺(tái)自重較輕或調(diào)整要求更高時(shí)，還可進(jìn)行加載調(diào)整或校核。若使用.個(gè)傳感器，則用約等于(*.最大秤量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼置于秤臺(tái)中間，進(jìn)行調(diào)整或校核。加載調(diào)整或校核時(shí)，要求所加載荷在秤臺(tái)上具有幾何位置的對(duì)稱性，以保證傳感器載荷分配的均勻性。

以上檢查調(diào)整過(guò)程中可能需要反復(fù)進(jìn)行，直到符合載荷分配一致性要求。用無(wú)級(jí)調(diào)高裝置或薄墊板進(jìn)行傳感器載荷分配的調(diào)整，一般情況下秤臺(tái)高度變化微小，通常不超過(guò)1mm不會(huì)使秤臺(tái)標(biāo)高超差。