地磅是一種常用的電子衡器，多用于工業(yè)、商業(yè)貿(mào)易中，其具有稱重 迅速、準(zhǔn)確度高、顯示直觀、功能齊全等特點(diǎn)。本文從介紹地磅的結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)闡述對(duì)地磅使用數(shù)字稱重傳感器的優(yōu)勢(shì)和其不足之處。
地磅是一種常用的電子衡器，其具有 稱重迅速、準(zhǔn)確度高、顯示直觀、功能齊全等特 點(diǎn)，適用于工業(yè)、商業(yè)、建筑、包儲(chǔ)、貨站、集 貿(mào)市場(chǎng)等行業(yè)的計(jì)量活動(dòng)，是一種比較理想的計(jì) 量器具。電子汽車衡主要由稱臺(tái)、稱重傳感器及 數(shù)據(jù)線、接線盒、稱重顯示器等部分組成。為了 更好地應(yīng)用數(shù)字式傳感器，加速對(duì)數(shù)字傳感器的 工作原理的理解和應(yīng)用技巧的研究是非常必要的。
電子汽車衡的工作原理是：被計(jì)量測(cè)試物的 質(zhì)量垂直作用在地磅的稱臺(tái)上，電子汽車 衡的稱臺(tái)將被測(cè)物質(zhì)量傳遞給傳感器，使傳感器 的彈性體產(chǎn)生變形，進(jìn)而使傳感器貼于彈性體上 并組成惠斯特電橋應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，電橋 平衡被打破，輸出一個(gè)與被測(cè)量大小成線性關(guān)系 的電壓信號(hào)（這就是模擬稱重傳感器的工作原 理），由于每個(gè)傳感器的靈敏度不盡相同，故在同 一被測(cè)量物的作用下每個(gè)傳感器的電壓輸出略有 差別，影響稱量的一致性，因此需要在系統(tǒng)中接 人一個(gè)接線盒，把每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)調(diào)成一 致，從接線盒輸出的電壓信號(hào)接人稱重顯示器， 經(jīng)稱重顯示器處理后，以數(shù)字形式顯示出計(jì)量結(jié) 果。早在上個(gè)世紀(jì)的八十年代，人們?cè)趥鞲衅鲗?duì) 的殼內(nèi)內(nèi)置了放大與A/D轉(zhuǎn)換電路，即模擬傳感 器使用數(shù)字變送，這就構(gòu)成了第一代的數(shù)字式稱 重傳感器，克服了模擬稱重傳感器的信號(hào)小、傳 輸距離短、抗干擾能力差、防作弊能力差等缺點(diǎn)。 與模擬稱重傳感器相比，第一代數(shù)字傳感器由于 傳感器的更項(xiàng)指標(biāo)受本身的制造、補(bǔ)償和調(diào)整工 藝所決定，所以沒(méi)有突破原有功能。目前，第一 代的數(shù)字傳感器使用比較普遍。但是第二代數(shù)字 稱重傳感器輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，它是在模擬 稱重傳感器內(nèi)部安裝有放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微處 理芯片和溫度敏感元件等組成的數(shù)字處理電路， 利用微處理芯片已存人的程序軟件，實(shí)施各項(xiàng)數(shù)字補(bǔ)償工藝，進(jìn)行綜合性能測(cè)試和檢定，使其輸 出的數(shù)字信號(hào)符合技術(shù)要求，最后采用電子束焊 和激光焊進(jìn)行密封。這就是數(shù)字稱重傳感器的結(jié) 構(gòu)與原理。由于數(shù)字式的傳感器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)模 擬傳感器基礎(chǔ)上，綜合現(xiàn)代微電子技術(shù)、微型計(jì) 算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型電子稱重技術(shù)， 它具有以下優(yōu)勢(shì)：
首先，數(shù)字稱重傳感器采用集成化A/D轉(zhuǎn)換 電路、數(shù)字化信號(hào)傳輸和數(shù)字濾波技術(shù)使傳感器 的信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。由于數(shù)字 式稱重傳感器內(nèi)模擬信號(hào)輸出距離極短，同時(shí)傳 感器外殼本身又是一個(gè)良好的屏蔽罩，僅這兩個(gè) 特點(diǎn)就決定了其抗干擾能力的優(yōu)勢(shì)，在很大程度 上提高了傳感器的穩(wěn)定性。
其次，保密性好，具有防作弊功能。其防作 弊功能能有效防止遙控作弊，一旦發(fā)現(xiàn)就會(huì)采取 出錯(cuò)報(bào)警，有力保障數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。使 用模擬傳感器的電子汽車衡被安裝作弊器的情況 比較普遍，因此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是一個(gè)很大的數(shù) 目；作弊器本身體積小并且安裝簡(jiǎn)單，因此其隱 秘性很高，不易被發(fā)現(xiàn)，給計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、 安全性造成了極大的隱患。
第三，由于數(shù)字式傳感器具有自動(dòng)采集預(yù)處 理、存貯和記憶功能，并具有唯一標(biāo)記，多個(gè)傳 感器并聯(lián)組秤后，可分別檢查每個(gè)傳感器的狀態(tài)， 便于故障診斷。在檢定校準(zhǔn)過(guò)程中，可在顯示儀 表上調(diào)整各角誤差，利用數(shù)字系統(tǒng)實(shí)施“自校 準(zhǔn)”，智能儀表還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試。首秦公 司現(xiàn)在使用的數(shù)字式傳感器為公司生產(chǎn)的 YCCA- H -D型，單只傳感器承載量為50000kg。 最初，首秦公司的地磅及軌道衡所使用的均為 模擬式傳感器，設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定，每次出現(xiàn) 問(wèn)題很難判斷是哪一只傳感器有問(wèn)題，只能通過(guò) 打開(kāi)接線盒檢查每一根傳感器的信號(hào)情況，用排 除法逐個(gè)進(jìn)行檢查，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能找到有問(wèn) 題的傳感器。問(wèn)題解決后還要聯(lián)系質(zhì)監(jiān)局的檢定 人員進(jìn)行檢定，檢定費(fèi)用從正常的一年兩次也變 為多次，人力、物力、財(cái)力都造成了很大的浪費(fèi)， 最重要的是給公司的正常生產(chǎn)帶來(lái)了負(fù)面影響。 自從進(jìn)行了數(shù)字化的改造以后，以前出現(xiàn)過(guò)的諸 多問(wèn)題都已經(jīng)解決，設(shè)備狀態(tài)良好，運(yùn)行比較穩(wěn) 定，即使在二期工程投產(chǎn)后，公司每日的進(jìn)料量 比以前增加了1倍的情況下，數(shù)字式傳感器的 狀態(tài)仍非常穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何問(wèn)題，充分證 明了數(shù)字式傳感器的優(yōu)越性能及其在實(shí)際生產(chǎn)中 起到的重要作用。
第四，增加了傳感器軟件智能化補(bǔ)償，叫做 數(shù)字式智能化稱重傳感器。通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路和 工藝，可以進(jìn)行線性、滯后、蠕變等補(bǔ)償，內(nèi)裝 溫度傳感器，通過(guò)補(bǔ)償軟件可進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償， 地址可調(diào)，便于應(yīng)用與互換，診斷與校正。然而， 嚴(yán)格意義上講，數(shù)字式傳感器的智能化不僅僅是 反映在傳感器本身的智能化補(bǔ)償與校正上，更重 要的是要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的智能化。
第五，系統(tǒng)整體成本低。數(shù)字傳感器雖然增 加了電路板，但在應(yīng)用中減少了調(diào)試及應(yīng)用成本 (如調(diào)試角差方便），能夠進(jìn)行免標(biāo)定，更換傳感 器不需重新標(biāo)定，而且數(shù)字傳感器的自診斷、不 間斷工作等功能提高了系統(tǒng)可靠性，降低了停機(jī) 時(shí)間。因此系統(tǒng)總體成本是比模擬傳感器系統(tǒng)要 降低的。
第六，維護(hù)方便。數(shù)字傳感器使用軍標(biāo)的航 空插頭，不但保證了 IP68的防護(hù)等級(jí)，而且使得 傳感器與電纜線成為兩個(gè)獨(dú)立的器件，更換傳感 器或電纜更方便，不用穿電纜線。由于傳輸?shù)氖?數(shù)字信號(hào)，電纜線的長(zhǎng)度可根據(jù)需要改變，不會(huì) 影響測(cè)量精度。數(shù)字傳感器更換時(shí)只需將相關(guān)參 數(shù)輸人新傳感器，無(wú)需進(jìn)行系統(tǒng)的重新標(biāo)定。
第七，不間斷工作。數(shù)字稱重系統(tǒng)能保障生 產(chǎn)的連續(xù)性，儀表不但時(shí)刻監(jiān)測(cè)著各個(gè)數(shù)字傳感 器的工作狀況，而且在發(fā)現(xiàn)某個(gè)傳感器故障時(shí)， 可以自動(dòng)啟動(dòng)不間斷工作方式，仍然能保障一定 時(shí)間一定精度下的稱重，不至于造成生產(chǎn)停機(jī)。 同時(shí)儀表會(huì)發(fā)出信號(hào)給用戶，定位故障傳感器要 求更換。
數(shù)字稱重傳感器不足之處主要有以下幾點(diǎn)：
⑴由于在傳感器內(nèi)部增加了數(shù)字處理電路和 溫度傳感器等，使其內(nèi)部的電子元件增加，焊點(diǎn) 也自然增加，而稱重傳感器的平均無(wú)故障時(shí)間與 其含有的電子元件和焊點(diǎn)的數(shù)量成反比，因此穩(wěn)定性和可靠性必然有所下降，傳感器的壽命縮短。
⑵將數(shù)字電路置于稱重傳感器內(nèi)部，降低了 防爆等級(jí)。
盡管數(shù)字稱重傳感器還存在一些不足之處， 但是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展提高，稱 重傳感器生產(chǎn)制造工藝的不斷創(chuàng)新與完善，就像 電子秤必將取代機(jī)械秤一樣，數(shù)字稱重傳感器必 將取代模擬稱重傳感器。數(shù)字式稱重傳感器大大 提升了電子汽車衡的性能指標(biāo)，也給衡器技術(shù)注 入了新的生命力。在衡器技術(shù)的數(shù)字化、智能化、 網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展進(jìn)程中必定會(huì)發(fā)揮至關(guān)重要的 作用。