电子衡器基础知识.doc

电 子 衡 器 基 础 培 训 教 材 梅特勒－托利多工业业务市场部 客户培训中心 电子衡器基础知识 一、电子衡器概论 衡器、秤及天平的概念 衡器 是利用作用于物体上的重力等各种称量原理，确定物体的质量或作为质量函数的其他量值、数值、参数或特性的一种计量仪器，又称衡量仪器、称量仪器或称重仪器。 当用于贸易结算、安全防护、环境监测和医疗卫生领域时，在我国属接受强制检定的计量器具之一。 秤 是普通准确度级和（或）中准确度级的非自动衡器，以及具有相应静态准确度级的自动衡器的总称。 天平 天平是高准确度级和（或）特种准确度级的衡器。 电子衡器概念 装有电子装置的衡器。电子装置是指将电信号转换成数字信号的机电装置。 衡器术语 非自动衡器：称量过程中需要人员操作（例如向承载器加放或卸去载荷或取得称量结果）的秤。 自动衡器：称量过程中不需要操作都参与，并按照预定的程序自动工作的衡器。 最大称量（Max）：不计算添加皮重在内的最大称重能力。 分度值： 实际分度值（d）：以质量单位表示的下述数值。 　　　　　　对模拟示值，系指相邻两个刻线对应值之差 　　　　　　对数字示值，系相邻两个示值之差。 检定分度值（e）：用于对秤分级和检定时使用的、以质量单位表示的值。 检定分度数（n）：最大秤量与检定分度值之商。 最小秤量（Min）：载荷小于该值时，称量结果可能产生过大的相对误差。 称量范围：最小秤量与最大秤量之间的范围。 二、电子衡器组成 全电子衡器按组成部分可分为以下四部分： 1、称重传感器：将加到称台上的重量信号转变为成比例的电信号输出。 2、称重显示仪表：将传感器输出的模拟信号经放大、滤波、A/D转换、数字处理后在显示屏上显示。 3、秤体部分：承重部分，机械结构上还可分为秤台、位移限位、卸荷锣栓；电气上有接线盒、信号电缆等。 接线盒作用：在多传感器系统中平衡传感器输出信号 信号电缆作用：将传感器信号送至显示仪表 4、外部设备：指连接在显示仪表的信号输出端口，接收仪表输出信号的设备；常见的外部设备有打印机、大屏幕显示器、计算机管理系统；另外还有模拟量输出、光纤输出、固态继电器输出等。 三、 应变式称重传感器 １、传感器工作原理 弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻值变化转换为电信号输出，从而完成将外力转变为电信号的过程。 （１）电阻应变片：是把一根电阻丝机械地布置在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。 　　　　　　　　　箔式单轴片、箔式双轴片 （２）弹性体：承受外力，产生反作用力，达到相对静平衡。产生高品质的应变场。 （３）检测电路：把电阻应变片的电阻变化转变为电压信号输出。 因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便地觧决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛应用。 因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易互相抵消，所以称重传感器均采用全桥等比电桥，参看下图。 从图中，流经R1，R2的电流为： I1= Ui÷(R1+R2) UAB=R1×I1= UiR1÷(R1+R2) 流经R3，R4的电流为 I2= Ui÷(R3+R4) UAD= R4×I2= UiR4÷(R3+R4) UBD=UAD—UAB = UiR4÷(R3+R4)—UiR1÷(R1+R2) = Ui×（R2R4—R1R3）÷[(R1+R2) ×(R3+R4)] = U0 ------------------ （1） - 2、零点补偿 虽然电阻应变计经过精心挑选使其阻值尽量相等，但很难绝对一致。另外，即使能挑选出电阻相等的应变计，经过贴片过程，电阻值还会发生变化。所以其桥路不平衡是绝对的。使传感器在不承重时的输出为U0等于零所进行的调整称为零点补偿。零点补偿有桥臂中串联电阻法，并联电阻法和外加电压法三种。本公司采用串联法零点补偿。 零点补偿方法 从图中，R1、R2、R3、R4为四个桥臂电阻，Ui为桥路激励电压电源。 由（1）式可知，若U0 ＞0，则R2R4—R1R3＞0，此时可在桥臂1或桥臂3中串一个电阻（铜丝或镍铜片）R0，使R2R4=（R1+R0）R3达到零点补偿的目的。零点补偿的任务首先是决定零点补偿电阻应串入