工業(yè)電子秤在控制、配料、計(jì)量中的應(yīng)用很多，對(duì)電子秤的系統(tǒng)精度往往要求很高，其中影響系統(tǒng)精 度的主要原因之一是電子秤的非線性問題。本文從實(shí)踐和應(yīng)用的角度著重說明了產(chǎn)生非線性誤差的主要原因和 解決的方法。

0.引言

在工業(yè)控制、計(jì)量配料中常常需要稱重。隨著 現(xiàn)代技術(shù)和生產(chǎn)過程自動(dòng)化的飛速發(fā)展，要求稱重 系統(tǒng)能在較為惡劣的環(huán)境條件下長期、連續(xù)穩(wěn)定的 工作，且方便地構(gòu)成連續(xù)自動(dòng)稱重和連續(xù)自動(dòng)配料 控制系統(tǒng)。多年來各種電子秤在工業(yè)控制、計(jì)量配 料中的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)電子秤的稱重精度要求 也越來越高，即要求電子秤快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行稱量。 實(shí)踐證明，影響系統(tǒng)精度的主要原因是電子秤的非 線性問題。研究電子秤的實(shí)際工況，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù) 和調(diào)試手段，使電子稱重系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)、 充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)性能是十分有益的。

1.工業(yè)電子稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)使用的不同，電子秤大致可分為兩大類，一類是非連續(xù)稱量即靜態(tài)使用的固定式電子秤，如電 子計(jì)價(jià)秤、電子臺(tái)秤、電子地中衡、吊車電子秤等；另 一類是連續(xù)稱量的，如電子皮帶秤等。

以固定式電子秤為例來說明其稱量原理。固定 式電子秤主要結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，兩個(gè)關(guān)鍵部分 是傳感器和稱重顯示儀表。

根據(jù)電子秤要求的精度等級(jí)、使用的功能和應(yīng) 用場合不同，所選用的傳感器和稱重顯示儀表也各 有不同。首先傳感器的選擇最為重要，目前大多數(shù) 電子秤使用的傳感器為電阻應(yīng)變片式，其結(jié)構(gòu)形式 多種多樣，所以必須保證滿足傳感器的使用條件和 電子秤要求的精度等級(jí)、使用的功能;其次是選擇稱 重顯示儀表。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā) 展，稱重顯示儀表的種類和功能都很多，價(jià)格差別也 很大，所以在選擇稱重顯示儀表時(shí)應(yīng)該考慮精度、性 能、價(jià)格等綜合因素。

2.產(chǎn)生電子秤系統(tǒng)誤差的主要原因

2.1由傳感器制造工藝引起的非線性

一般電阻應(yīng)變式稱重傳感器都采用性能一致的 電阻應(yīng)變片按適當(dāng)?shù)姆绞浇M成等臂電橋進(jìn)行測量。 當(dāng)傳感器上所貼4個(gè)應(yīng)變片都感受應(yīng)變且能組成差 動(dòng)電橋輸出時(shí)，其線性好，輸出信號(hào)較大。一般的傳 感器都是采用這種工藝。這一步工作在傳感器制造 廠就己完成，用戶在拿到傳感器后其線性度是不可 能改變的。傳感器的線性度可用一個(gè)指標(biāo)“非線 性％FS”來衡量。這個(gè)值越小越好。

2.2由傳感器安裝所引起的非線性

在選擇電子秤時(shí)要根據(jù)具體的使用條件來選配 和安裝傳感器，在相同的使用條件下，安裝方式不同 會(huì)有不同的系統(tǒng)誤差。

如某廠使用的10t電子地中衡，將秤臺(tái)和基礎(chǔ) 之間通過傳感器進(jìn)行鋼性連接，如圖2所示。在使 用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)4個(gè)傳感器受力不一致，很難恢 復(fù)初始狀態(tài)，在四角誤差超差時(shí)很難調(diào)整;示值檢定 時(shí)變化也很大，且沒有規(guī)律性，無法進(jìn)行調(diào)整。由于 傳感器的安裝方式選擇不當(dāng)，導(dǎo)致了這臺(tái)電子秤很 難調(diào)整，最后不得不進(jìn)行改造。

對(duì)這臺(tái)秤進(jìn)行改造時(shí)，采用了如圖3所示的傳 感器裝置，裝配如圖4所示。還是同樣的傳感器，只 是在傳感器與秤臺(tái)之間加裝了一個(gè)圓型鋼球，使整個(gè)秤臺(tái)成為活動(dòng)的，在受到稱重外力（汽車運(yùn)動(dòng)）后 秤臺(tái)始終能夠恢復(fù)到原來的位置，傳感器的受力點(diǎn) 始終保持不變，線性度較好，在調(diào)整時(shí)也非常方便。

2.3日常維護(hù)不當(dāng)會(huì)引起稱量系統(tǒng)誤差或損壞電子秤

良好的使用環(huán)境和定期的維護(hù)保養(yǎng)，能提高稱 量的準(zhǔn)確性和可靠性，延長電子秤的使用壽命。

2.3.1機(jī)械部分的日常保養(yǎng)

1)秤臺(tái)四周的間隙不得有異物，保持傳感器和秤臺(tái)的限位間隙，保持臺(tái)面和四周的清潔及基坑內(nèi) 干燥;2)定期對(duì)連接件進(jìn)行保養(yǎng)，清掃支承頭部； 3)避免稱量時(shí)的強(qiáng)烈撞擊和震動(dòng)，過衡車輛有時(shí)速 限制，不得超過額定稱量；)秤臺(tái)上嚴(yán)禁電焊作業(yè)或 將秤臺(tái)作為地線使用。

2.3.2儀表部分的日常保養(yǎng)

1)保持顯示儀、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備的清潔；

2)接線盒干燥，各接線可靠;3)定期由計(jì)量部門進(jìn)行 檢定，下班時(shí)切斷各種電器的電源;4)有必要的消防 安全措施。

3)利用二次儀表調(diào)整電子秤的非線性

在實(shí)際使用中，由于傳感器自身的加工問題和 用戶的安裝調(diào)試等問題，很難保證傳感器輸出信號(hào)的線性度。

如某廠新建的兩臺(tái)固定式電子秤，選用的傳感 器如圖5所示。從安裝角度來看是較好的一種安裝 方式，但是在檢定過程中誤差就超出了允許范圍。 其原因是稱重顯示器內(nèi)部沒有線性調(diào)整功能，所以在檢定過程中低段(0 ~5t)偏低，高段（5 ~ 30t)偏高，誤差超出了允許范圍，無法 進(jìn)行調(diào)整。

針對(duì)這種情況，我們首先對(duì)其中一臺(tái)先進(jìn)行改 造，選用了一臺(tái)具有線性調(diào)整功能的德國產(chǎn)DIS- MATER — F稱重顯示儀表，該儀表可將整個(gè)量程在 三個(gè)點(diǎn)處進(jìn)行線性調(diào)整，即在25%、50%-75%處分別 有±100 %的調(diào)整余量，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，所以很容易將 誤差調(diào)整到允許范圍內(nèi)，取得了較好的效果。

在此基礎(chǔ)上，我們又對(duì)另一臺(tái)電子秤進(jìn)行了相 似的改造，但所選的稱重顯示儀表為 8142— 08PR0，這種 儀表的線性調(diào)整功能是自動(dòng)完成的，當(dāng)選擇“線性校 正”后儀表將會(huì)自動(dòng)按菜單提示加入滿量程的60% ~ 100 % (選擇一個(gè)高段的點(diǎn)）和小于滿量程50 % (選擇一個(gè)低段的點(diǎn)）的重量，然后自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整補(bǔ) 償，通過線性調(diào)整補(bǔ)償后進(jìn)行檢定，系統(tǒng)誤差都能達(dá) 到國家II]級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.結(jié)束語

隨著微處理器和數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，目前顯 示儀表的精度可以做得很高，功能也越來越完善，朝 著智能化方向發(fā)展，且顯示儀表的非線性誤差非常 小，對(duì)工業(yè)稱重來講完全可以忽略，稱重的數(shù)據(jù)也能 很方便的送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)處理。通過上述應(yīng)用 實(shí)踐說明了幾種電子秤的非線性誤差以及克服的方 法，可有效提高稱重系統(tǒng)的精度.