工業(yè)電子秤在控制、配料、計量中的應用很多，對電子秤的系統精度往往要求很高，其中影響系統精 度的主要原因之一是電子秤的非線(xiàn)性問(wèn)題。本文從實(shí)踐和應用的角度著(zhù)重說(shuō)明了產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差的主要原因和 解決的方法。

0.引言

在工業(yè)控制、計量配料中常常需要稱(chēng)重。隨著(zhù) 現代技術(shù)和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的飛速發(fā)展，要求稱(chēng)重 系統能在較為惡劣的環(huán)境條件下長(cháng)期、連續穩定的 工作，且方便地構成連續自動(dòng)稱(chēng)重和連續自動(dòng)配料 控制系統。多年來(lái)各種電子秤在工業(yè)控制、計量配 料中的應用越來(lái)越廣泛，對電子秤的稱(chēng)重精度要求 也越來(lái)越高，即要求電子秤快速、準確地進(jìn)行稱(chēng)量。 實(shí)踐證明，影響系統精度的主要原因是電子秤的非 線(xiàn)性問(wèn)題。研究電子秤的實(shí)際工況，應用現代技術(shù) 和調試手段，使電子稱(chēng)重系統處于良好的運行狀態(tài)、 充分發(fā)揮其設計性能是十分有益的。

1.工業(yè)電子稱(chēng)重系統結構

根據使用的不同，電子秤大致可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是非連續稱(chēng)量即靜態(tài)使用的固定式電子秤，如電 子計價(jià)秤、電子臺秤、電子地中衡、吊車(chē)電子秤等；另 一類(lèi)是連續稱(chēng)量的，如電子皮帶秤等。

以固定式電子秤為例來(lái)說(shuō)明其稱(chēng)量原理。固定 式電子秤主要結構框圖如圖1所示，兩個(gè)關(guān)鍵部分 是傳感器和稱(chēng)重顯示儀表。

根據電子秤要求的精度等級、使用的功能和應 用場(chǎng)合不同，所選用的傳感器和稱(chēng)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 電子秤使用的傳感器為電阻應變片式，其結構形式 多種多樣，所以必須保證滿(mǎn)足傳感器的使用條件和 電子秤要求的精度等級、使用的功能;其次是選擇稱(chēng) 重顯示儀表。隨著(zhù)微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā) 展，稱(chēng)重顯示儀表的種類(lèi)和功能都很多，價(jià)格差別也 很大，所以在選擇稱(chēng)重顯示儀表時(shí)應該考慮精度、性 能、價(jià)格等綜合因素。

2.產(chǎn)生電子秤系統誤差的主要原因

2.1由傳感器制造工藝引起的非線(xiàn)性

一般電阻應變式稱(chēng)重傳感器都采用性能一致的 電阻應變片按適當的方式組成等臂電橋進(jìn)行測量。 當傳感器上所貼4個(gè)應變片都感受應變且能組成差 動(dòng)電橋輸出時(shí)，其線(xiàn)性好，輸出信號較大。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(chǎng)就己完成，用戶(hù)在拿到傳感器后其線(xiàn)性度是不可 能改變的。傳感器的線(xiàn)性度可用一個(gè)指標“非線(xiàn) 性％FS”來(lái)衡量。這個(gè)值越小越好。

2.2由傳感器安裝所引起的非線(xiàn)性

在選擇電子秤時(shí)要根據具體的使用條件來(lái)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 )有不同的系統誤差。

如某廠(chǎng)使用的10t電子地中衡，將秤臺和基礎 之間通過(guò)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4個(gè)傳感器受力不一致，很難恢 復初始狀態(tài)，在四角誤差超差時(shí)很難調整;示值檢定 時(shí)變化也很大，且沒(méi)有規律性，無(wú)法進(jìn)行調整。由于 傳感器的安裝方式選擇不當，導致了這臺電子秤很 難調整，最后不得不進(jìn)行改造。

對這臺秤進(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 是在傳感器與秤臺之間加裝了一個(gè)圓型鋼球，使整個(gè)秤臺成為活動(dòng)的，在受到稱(chēng)重外力（汽車(chē)運動(dòng)）后 秤臺始終能夠恢復到原來(lái)的位置，傳感器的受力點(diǎn) 始終保持不變，線(xiàn)性度較好，在調整時(shí)也非常方便。

2.3日常維護不當會(huì )引起稱(chēng)量系統誤差或損壞電子秤

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

2.3.1機械部分的日常保養

1)秤臺四周的間隙不得有異物，保持傳感器和秤臺的限位間隙，保持臺面和四周的清潔及基坑內 干燥;2)定期對連接件進(jìn)行保養，清掃支承頭部； 3)避免稱(chēng)量時(shí)的強烈撞擊和震動(dòng)，過(guò)衡車(chē)輛有時(shí)速 限制，不得超過(guò)額定稱(chēng)量；)秤臺上嚴禁電焊作業(yè)或 將秤臺作為地線(xiàn)使用。

2.3.2儀表部分的日常保養

1)保持顯示儀、計算機、打印機等設備的清潔；

2)接線(xiàn)盒干燥，各接線(xiàn)可靠;3)定期由計量部門(mén)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)利用二次儀表調整電子秤的非線(xiàn)性

在實(shí)際使用中，由于傳感器自身的加工問(wèn)題和 用戶(hù)的安裝調試等問(wèn)題，很難保證傳感器輸出信號的線(xiàn)性度。

如某廠(chǎng)新建的兩臺固定式電子秤，選用的傳感 器如圖5所示。從安裝角度來(lái)看是較好的一種安裝 方式，但是在檢定過(guò)程中誤差就超出了允許范圍。 其原因是稱(chēng)重顯示器內部沒(méi)有線(xiàn)性調整功能，所以在檢定過(guò)程中低段(0 ~5t)偏低，高段（5 ~ 30t)偏高，誤差超出了允許范圍，無(wú)法 進(jìn)行調整。

針對這種情況，我們首先對其中一臺先進(jìn)行改 造，選用了一臺具有線(xiàn)性調整功能的德國產(chǎn)DIS- MATER — F稱(chēng)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(xiàn)性調整，即在25%、50%-75%處分別 有±100 %的調整余量，手動(dòng)進(jìn)行調整，所以很容易將 誤差調整到允許范圍內，取得了較好的效果。

在此基礎上，我們又對另一臺電子秤進(jìn)行了相 似的改造，但所選的稱(chēng)重顯示儀表為 8142— 08PR0，這種 儀表的線(xiàn)性調整功能是自動(dòng)完成的，當選擇“線(xiàn)性校 正”后儀表將會(huì )自動(dòng)按菜單提示加入滿(mǎn)量程的60% ~ 100 % (選擇一個(gè)高段的點(diǎn)）和小于滿(mǎn)量程50 % (選擇一個(gè)低段的點(diǎn)）的重量，然后自動(dòng)進(jìn)行調整補 償，通過(guò)線(xiàn)性調整補償后進(jìn)行檢定，系統誤差都能達 到國家II]級秤標準的要求。

4.結束語(yǔ)

隨著(zhù)微處理器和數字電子技術(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(lái)越完善，朝 著(zhù)智能化方向發(fā)展，且顯示儀表的非線(xiàn)性誤差非常 小，對工業(yè)稱(chēng)重來(lái)講完全可以忽略，稱(chēng)重的數據也能 很方便的送到計算機進(jìn)行系統處理。通過(guò)上述應用 實(shí)踐說(shuō)明了幾種電子秤的非線(xiàn)性誤差以及克服的方 法，可有效提高稱(chēng)重系統的精度.