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电子衡器称重传感器载荷分配的调整
2020-02-16

电子衡器称重传感器载荷分配的调整,直接影响衡器的计量特性和其他性能。文章介绍了电子衡器采用支承安装、并联使用多个称重传感器载荷分配的调整方法。

电子衡器大多数使用多个电阻应变式称重传感器,安装形式有支承式(压式)和吊挂式(拉式)两种,通常采用支承式安装。

称重传感器使用时,应按选择原则正确选择其结构型式、计量特性等技术经济指标,达到最佳性能价格比要求。衡器安装后还要进行分部调整和整机调整,其中主要工作之一就是对多个称重传感器进行载荷分配的调整,即通常所说进行传感器受力一致性调整。由于电子衡器使用多个传感器时,串联、串并联输出方式实际已不再应用,本文以支承安装、并联使用的多个电阻应变称重传感器为例,介绍载荷分配的检查调整方法。吊挂式安装的称重传感器载荷分配的调整也可参考。

一、称重传感器载荷分配调整的依据和前提条件

电子衡器是应用非电量的电测量原理,通过称重传感器将质量(重量)转换成电量而建立的一种质量(重量)测量方法。

电子衡器对所用称重传感器的基本要求是:输出电量与输入重量(质量)单值线性对应;有符合要求的准确度和较高的灵敏度;有较好的频率响应特性和较小的惰性;对被称物体状态影响小;能在较差环境条件下工作;稳定性、可靠性好,寿命长。

电子衡器多个称重传感器载荷分配的调整,即通过调整各传感器受力的一致性,减小秤台多支点平衡“静不定”问题的影响,保证秤台支承的稳定性,从而保证秤台重心不变及承重传力正确,达到保证衡器的准确度和有关计量性能要求。

称重传感器载荷调整的前题条件,主要是对衡器各部件的安装质量进行检查调整,达到技术标准、检定规程、施工图等技术文件规定的技术要求,并提出必要的部件及其特性要求。对新安装的衡器,各部件应进行全面检查,维修时只检查可检部位和变动部位。

1、秤台结构

秤台除满足计量性能和使用要求外,应具有秤台结构的对称性、自重分布的均匀性。

2、称重仪表系统

称重仪表系统按要求技术指标测试合格。

3、称重传感器的选择及连接

称重传感器的选择除满足衡器要求的性能指标外,应尽量选择使用输出灵敏度及输入输出阻抗一致的传感器,并在接线补偿盒中正确连接。接线补偿盒尽

可能安装在计量室内称重仪表附近。

4、称重传感器输出灵敏度再补偿

称重传感器在制造时已进行了多种补偿,其中包括输出灵敏度补偿。但在电子衡器使用的多个传感器中,每个传感器的输出灵敏度不可能完全相等,在供桥电压相等时,将会产生不可忽视的称量误差。因此,每个传感器的实际供桥电压根据其灵敏度不同而有差异,即需要在使用时进行输出灵敏再补偿。

多个传感器并联输出,通常使用一个供桥电源。对传感器进行灵敏度再补偿时,实际供桥电压的选择方法是:设多个传感器中,第i个传感器的灵敏度Si最小,取其供桥电压Ui符合给定的供桥电压范围,则灵敏度为Si的第j个传感器的实际供桥电压Uj由下式确定:

通常是通过调节接线补偿盒中对称串联在传感器输入回路的电位器实现。

5、消除或减小传感器输送电缆及各种干扰因素的影响

传感器输送电缆及各种干扰因素产生的虚假信号,影响载荷分配调整的正确性,必须采取措施消除减小。为了避免输送电缆的影响,电缆的质量、长度及布线均有严格要求;电缆质量好,线间绝缘电阻>10MΩ,传感器有较高的对地绝缘电阻,传感器和供桥电源对地绝缘电阻之和>200MΩ;电缆阻值、温度系数、分布电容等直流、交流参数相同;标定(检定)与使用电缆长度一致,并要求所用传感器电缆固定长度相等;当实际使用中电缆不够长时,续接线应采用与传感器一致的电缆,采取焊接,不用插头座形式连接,焊接处采取防护措施;布线正确,避免电磁干扰的影响;电缆有屏蔽层并正确采用屏蔽接地技术,达到屏蔽效果;采用比率测量长线补偿技术,尤其是电缆较长时很有必要;等等。

6、传感器支承高度调整装置

除采用垫板有级调高装置外,最好有双面调整专用垫块等无级调高装置,或称微调装置。如果没有无级调高装置,可备薄垫板。无级调高装置初始安装时高度应放置在正负可调范围的零位处。

7、秤台安装的初始水平度、标高及相关尺寸是一个重要因素,用以判断秤台及传感器的安装情况,不仅要达到技术文件规定的技术状态要求,而且直接影响载荷在传感器上的分配。

二、称重传感器载荷分配的检查调整

在称重传感器载荷分配调整的前提条件下,进行载荷分配的检查调整。

1、传感器空载时的输出值(零点输出)

由于传感器标定(检定)时的供桥电压Ub可能与使用时的供桥电压U不一致,并且又经过输出灵敏度再补偿,确定了实际供桥电压Ui。因此,可以根据传感器标定(检定)时的空载输出值Eiob计算在实际供桥电压时的空载输出值Eoi

传感器空载时的输出值也可进行现场实测;用千斤顶抬起秤台,用称重仪表或高精度数字电压表在接线补偿盒中测量各传感器空载时的输出值Eoi。笔者认为,实测方法更准确、实用。

2、传感器在秤台自重作用下的输出值

3、传感器载荷分配的调整

“逐个调整电子秤各支承点,使在传感器上的载荷至少有20%F的示值”。文献2中指出,使用四个传感器时“四个传感器的输出电压应基本相同,各自为(秤台)自重的1/4左右”。我们通过实践认为,在秤台自重作用下,传感器输出增加值与输出平均增加值的相对误差在±5% - ±10%为宜,且衡器准确度越高,调整应更精心细致。

将各传感器在秤台自重作用下的输出增加值进行比较,如果某传感器的输出增加值与平均增加值和相对误差小于要求值,或输出增加值远小于平均增加值甚至无输出增加值时,则用该传感器的无级调高装置进行调整,或用千斤顶抬起秤台,用薄垫板进行调整,抬高传感器支承高度;如果某传感器的输出增加值与平均增加值的相对误差大于要求值,或输出增加值远大于平均增加值时,则用该传感器的无级调高装置进行调整,降低传感器支承高度;抬高传感器支承高度和降低传感器支承高度这两种方法也可同时应用。当秤台自重较轻或调整要求更高时,还可进行加载调整或校核。若使用.个传感器,则用约等于(*.最大秤量的标准砝码置于秤台中间,进行调整或校核。加载调整或校核时,要求所加载荷在秤台上具有几何位置的对称性,以保证传感器载荷分配的均匀性。

以上检查调整过程中可能需要反复进行,直到符合载荷分配一致性要求。用无级调高装置或薄垫板进行传感器载荷分配的调整,一般情况下秤台高度变化微小,通常不超过1mm不会使秤台标高超差。