地磅稱重儀表及其選型要點研究

地磅稱重儀表一般由稱重模塊、接線盒、稱重控制器組成。稱重模塊一般由稱重傳感器配置上安裝頂板、下安裝底板及其他安全、限位部件組成。其中稱重傳感器是測量部件。稱重傳感器根據工作原理有電阻應變式、電容式、電感式、壓磁式、壓電式、振弦式等不同的工作類型，其中電阻應變式稱重傳感器是最常用的類型。

以下內容以電阻應變式稱重傳感器為例說明電子地磅稱重傳感器的工作原理。

電阻應變式稱重傳感器就是將電阻應變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當的方式組成惠斯頓電橋，從而將物體的質量轉換成電信號的裝置。彈性敏感元件是承受被測物體重壓、將感應到的物體質量變化轉變為自身形變的部件，電阻應變計將彈性敏感元件的形變轉換為電阻信號的變化。

選擇地磅稱重儀表時需考慮以下方面：

第一，地磅稱重儀表屬于貿易結算類儀表，所以國家強檢表系列中包含了此類儀表。在實際應用時需考慮電子地磅稱重儀表的用途是用于貿易結算還是屬于普通的工藝稱。如果用于貿易結算，需考慮稱重儀表的檢定方案及考慮稱重儀表的測量精度等級。如果屬于普通的工藝稱，只是工廠生產車間內部使用，可以不用考慮強制檢定的問題，同時儀表的測量精度也可以統籌考慮。

第二，地磅稱重儀表的測量精度對于儀表的價格影響很大。國家對于貿易稱一般規定要求整套稱的系統精度為三千分之一，對于工藝稱沒有明確的要求，一般由業主自行決定，按照常規一般工藝稱的系統精度達到千分之一就可以滿足要求。稱重儀表的精度與稱重儀表的傳感器精度、稱重控制器精度以及稱重傳感器的安裝精度有關。

例如，一只稱重傳感器的精度為C3，最大測量重量為30T，那這只稱重傳感器可以準確測量到的最小重量的顆粒度值即分度值為30×1000×（1/3000）＝10kg，也就是它的最小分辨率為10kg。這個值的概念就是從被測容量內沒有物料開始慢慢加入物料，要一直加到10kg時傳感器才會有測量輸出值，低于10kg是測量不到的。另一個表現就是如果現在罐內有100kg，在這個基礎上加料，也會在加入10kg之后傳感器才會變化增加輸出。C3中的C為稱重傳感器準確度級別，3為分度數。

按照級別稱重傳感器精度等級共分為A、B、C、D四個級別。一般定義分度數為100～1000的為D級，分度數為1000～10000的為C級，分度數為1萬～10萬之間為B級，10萬以上的為A級。電子稱重儀表一般為C級（大多用Ⅲ表示）。分度數是以1000為單位的整數。

對于模擬稱重傳感器，一般為C3等級，可以做到C5、C6，但制作成本會很高。對于精度等級要求很高的場合，一般選用數子傳感器。

稱重控制器也有分度值這個概念，這個概念與稱重控制器分度數相關。一臺稱重控制器分度值為10，也就是說這臺表顯示的數值變化是以10為增量變化的，如10、20、30、40等，在20和30之間不會出現其他數字顯示。如果分度值為2，那么顯示的數字就會是2、4、6、8、10等，不會出現11、13等數字。

稱重控制器的分度數可以在儀表內的一定數值范圍內設定，有的模擬控制器可以設定到10萬（不同品牌、不同型號規格的儀表有差異），但過高的設置分度數，顯示的分度值就會很小，就會造成顯示的重量數值在不斷變化，這對于用重量數據進行計量結算工況就會造成

困擾，因此在應用時應該合理設置控制器的分度數。一般儀表稱重控制器在出廠時除了表明此臺表可以達到的分度數之外還會標明此表的檢定分度數，表明在這個分度數范圍內設置，數據顯示是比較穩定有效的。

從以上的稱重控制器的高分度數范圍可以看出稱重控制器分精度一般不會影響稱重儀表的精度，傳感器的精度決定了稱重儀表的精度上限。

第三，地磅稱重儀表的工作環境溫度對儀表的使用效果有很大的影響。在溫度變化時，無論是哪種金屬，它的導電能力都有或多或少的變化，這樣導致測量的電阻值會有微小的變化從而影響重量數值。一般稱重傳感器內部都有溫度補償電路，在外界溫度變化時會自動修正電阻值，高質量的稱重傳感器對溫度的補充效果會有更優異的表現。對那些晝夜溫差變化比較大的場合，如果傳感器補充效果不佳，就會出現同一個物體重量在早晨或晚上的數據與中午的重量數據不一樣的現象。

第四，稱重傳感器是安裝在現場的設備，對于現場要求防爆的場合，選擇稱重儀表時要求稱重傳感器及其接線盒要符合相應的防爆要求。如果稱重控制器也是安裝在現場也要求其滿足防爆要求。如果接線盒及稱重控制器可以安裝在遠離傳感器的地方，那么它們的防爆級別有時可以低于稱重傳感器。

第五，選擇合適的傳感器測量范圍及傳感器數量是精準測量的保障。

模塊的數量選擇要考慮兩個方面，一是現場的安裝條件可以允許安裝幾個支撐點，這個是被限制不能更改的。再就是如果選用的模塊的規格容量不大，就需要通過增加模塊數量的方法來測量，這兩個方面需根據現場情況統籌考慮。

選擇模塊規格盡量不要太大，太大測量精度也會受影響且價格高。模塊容量規格太小，模塊負荷太大，使用壽命受影響或者在物料加得比較多時就會超過稱的測量范圍。合理地選擇模塊容量規格及數量需要有現場的盡量詳見的數據，包括加料時狀況、工作時所受外力情況，如風力等影響。如果安裝之后會受到風的作用力，在選擇傳感器的最大測量范圍時應予以考慮。

一臺稱選用了4個稱重模塊，每個稱重模塊最大測量重量為10T，那這臺稱最大測量的重量為10T×4＝40T。這40T的容量包含了罐體等容器及其上邊附屬連接管道、設備的重量，如果這些重量為2T，那容器中能夠測量的最大物料重量為40T－2T＝38T，以上沒有考慮預留在加入物料時對傳感器的沖擊裕量。考慮加料時對傳感器的沖擊，一般稱重儀表測量的物料量為其最大測量范圍的50%～70%，物料沖擊越大，預留的沖擊裕量越大。以上如果按照50%的裕量考慮，那可以測量最大的物料量為38T×50%＝19T。以上還有另一種算法，40T×（1－50%）－2T＝18T，這兩種算法的差距在工稱實踐中沒有區別，可以考慮降低沖擊裕量平衡掉差別。

第六，地磅稱重儀表中稱重控制器的功能對整體價格影響很明顯。如果現場只需要地磅稱重儀表完成稱重的功能，控制的功能由其他儀表設備完成，選型時就可以選用基本型的控制器或者僅選用只帶傳感器標定功能的顯示儀表即可。

我們經常用到的稱重儀表一般是將稱重數據送到DCS系統中進行顯示控制。根據業主的要求不同，要注意選擇稱重數據的傳輸信號方式。

如選用傳輸信號4～20mA的方式送到DCS中顯示，輸送模擬信號由于現場遠距離傳輸電磁干擾原因或控制器輸出級電路穩定性問題等原因變化0.01mA的情況并不少見，這個變化對于電子產品來說是可以接受的，但是這個信號誤差會導致在現場稱重控制器上顯示的數據與控制室DCS系統上顯示數據不太一致，這個數據差距在有的工業現場認為是允許的，但有的現場就不允許。對于這種現象在選型時最好要求稱重控制器采用與DCS系統匹配的通訊輸出方式，這樣由于通訊數字傳輸在稱重控制器上顯示的數據與在系統上顯示的數據完全一致。

第七，很多工業現場稱重的釜內或罐內物料因工藝要求不能靜止，要在釜或罐頂安裝攪拌機不停的攪動物料。這樣做的結果造成稱重模塊所受的力不單是物料及罐等設備的重力產生的向下的壓力，還會有一個水平方向的扭力。如果稱重傳感器選擇不當，傳感器就會對這個扭力產生應力，應力的存在就會影響稱重傳感器對物料重量的量。

在選擇傳感器類型時，要詳細了解稱重儀表的工作狀況，明確被測物體是否存在攪拌等運動設備對稱重儀表產生扭力的現象。如果被測物體有攪拌，選擇稱重傳感器時選擇動載的模塊，可以有效地減小扭力存在對稱重測量的影響。

第八，有些被測容器上沒有安裝攪拌設備，但容器本體會因為內部物料溫度大范圍快速變化造成容器膨脹、收縮變化，如果稱重模塊安裝在容器底部固定在地面基礎或地板上，設備本體的體積變化會使稱重模塊在水平方向上受力，與上述的存在攪拌現象相同也會對稱重測量產生影響。合理采用全浮動模塊、半浮動模塊及固定模塊組合可以有效消除設備膨脹造成的測量影響。

對于那些在稱重過程中可能某個方向產生水平推力的場合這種配置十分有效。

以上為地磅稱重儀表選型注意事項，在選型時應該考慮這些因素。根據現場的不同，選型時需要考慮各個因素的要求不同。