前言

随着称重技术的不断进步,电子台秤的应用已经普及到生活、生产的各个领域,电子台秤已经取代了过去的机械化台秤,由称重电子传感器取代机械化结构,避免了称重过程中人为的因素和繁琐的操作过程,带来了更加精确、稳定的称重结果,操作也更加简单便利。由于实际情况的不同,电子台秤的选型成为了一个新的课题,尤其在对内、外贸易中,选用电子台秤精度的高低直接影响到产品重量的多少,直接关系到企业的经济利益。

1电子台秤称重传感器的工作原理

称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。称重传感器按转换方法一般分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、 振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类,其中以电阻应变式使用最广。

电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理: 弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。

使用传感器要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个电子台秤的可靠性和安全性。

影响电子台秤稳定的两个重要因素:一是空气的流动(风力),二是振动。其中,风力的影响最大,且无法用技术手段进行有效控制;对于振动的影响,各电子台秤生产厂家在显示仪表中加有防振动电路,控制由轻微振动带来的影响。另外,精度越高的电子台秤对环境的要求越高,要按照实际工作环境选用合适的电子台秤,如果配备了精度过高的电子台秤,环境达不到要求,电子台秤也不能正常的工作。

2高精度电子台秤的选型

2.1计量要求的导出

为了更加直观的说明计量要求的导出和电子台秤计量技术参数的选择,假定测量要求为:被测物体重量(以单件钼产品为参考物体)为M0,M0=1000kg,测量最大允许误差不超过被测物体重量的0.2%,即δmax=± (0.2%×1000)kg=±2kg。测量要求取决于被测量物体的计量特性,最大允许误差是根据被测物体的价值决定的,一般来说,被测物体的价值越高测量最大允许误差越小(参考物体为钼产品,它的最大允许误差为单件钼产品重量的0.2%)。

根据测量要求导出计量要求:

(1)测量范围ξ的导出。一般要求被测参数的值要落在测量设备有效量程的三分之二以上,测量范围最小也不能小于被测参数值加上被测参数规定的最大误差的绝对值。因此得到:

测量范围在1002kg与1500kg之间。

(2)允许误差δ的导出。在导出前我们引入过程(测量)能力指数的概念,

CP为测量能力指数,是指测量满足技术要求的能力

T为公差, T = 允许最大值( TU)-允许最小值(TL)

B为测量能力,总体标准差的6倍B=6δ

表1     下载原表

为了测量能力能够满足,我们取CP>1,具体导出方法如下:

因此,当导出的允许误差不大于±0.67kg,测量能力满足。

表2     下载原表

2.2电子台秤计量技术参数的选择

根据导出的计量要求,计算推导电子台秤的计量技术参数,电子台秤的等级为Ⅲ级,假定所选择的电子台秤的测量范围为ξ0,最大允许误差为 δ0,分度数为d,分辨率为e,分辨率是显示装置能有效辨别的最小的示值差,即最小刻度。根据1002kg≤ξ≤1500kg,电子台秤的测量范围ξ0可以在1002kg与1500kg之间选取,ξ0的取值不唯一,我们取中心值

分辨率等于测量范围除以分度数,即。Ⅲ级电子台秤最大允许误差δ0以检定分度值e表示,见表3。

表3     下载原表

根据计量要求的允许误差小于±0.67kg,所选电子台秤的最大允许小于±0.67kg,即︱δ0︱ <0.67kg。高精度电子台秤分度数一般大于2000小于等于10000,由表3得出

得出0.12kg≤e<0.22kg

即所选高精度电子台秤的分辨率大于等于0.12kg小于0.22kg,e的取值不唯一,分辨率的选取直接影响到所选电子台秤允许误差的大小,这里要充分考虑到电子台秤的实际工作环境,如果工作环境许可,可以选择e的下限,如果工作环境较差,就要选择靠近e的上限。根据实际工作环境(钼产品出厂环境),取e=0.2kg=200g,分别得出

最后,得到所选电子台秤的计量技术参数,见表4。

表4     下载原表

3高精度电子台秤的对比应用

在实际中的称重测量中,高精度电子台秤比一般电子台秤具有较大的优势,通过简单的对比试验来说明。

表5     下载原表

选取表4的高精度电子台秤和表5的一般电子台秤,参考物体还是钼产品,在同一环境下,先将钼产品先放置在一般电子台秤上进行称重包装,包装后测得产品重量为1000.0kg,再逐件放置到高精度衡器上进行称重,得到对比试验数据。根据对比试验数据, 对高精度电子台秤的称量数据进行汇总,建立直方图,见图1。

图1   下载原图

可以看出,图形成正态分布,高精度电子台秤称量得到的平均重量为1000.4kg,平均每吨钼产品高精度电子台秤与一般电子台秤的对比测量差为0.40kg。若产品出售,损害的是生产单位的利益。

4结论

本文通过实例,对高精度电子台秤的选型进行了系统的分析,形成了一套从计量要求的导出到高精度电子台秤计量技术参数选择的科学可行的方法,为现实中电子台秤的选型提供了参考;通过对比试验可以看出,高精度电子台秤的使用,在满足顾客计量需求的同时,最大限度的维护了生产单位的经济利益, 同时,避免了因计量不准确造成的顾客投诉,具有推广应用价值。