基于浮力称量原理的全量程动态称重系统

　　1　引　　言

　　虽然衡器行业是个古老行业,随着现代技术的不断渗透,衡器融合了电子技术、计算机、信息网络技术和自动控制技术已成为一种知识密集型的产品。由于世界上有75%的货物需要经过称重这一环节,静态称重已无法满足经济高速发展和贸易量不断增加的需要,动态称重技术已经成为各行各业经济活动中不可缺少的组成部分。动态称重技术不仅可以用于贸易结算,更多的是用于自动化流水生产线上。它用于贸易结算时就是法制管理的计量器具,是实现公平交易的重要保障;用于自动化流水生产线时,它肩负着实现产品工艺配比的准确、可靠,是决定产品质量好坏、生产成本和工作效率高低的技术保证。

　　目前普遍应用的动态称重电子技术在很大程度上仍局限于机械衡器的设计理念,秤体的形式仍旧采用秤体平台跨接在称重传感器之上,被称重物的重量经过秤体结构再传递到传感器上的桥式结构。电子衡器的核心器件是电阻应变式称重传感器,其敏感元件是电阻应变计。由于电阻应变计的温度特性、蠕变及长期稳定性等技术特性大多不能满足高准确度称重传感器的性能要求,所以,电子动态称重衡器实际称量准确度一般均达不到0.5%,不能满足现代贸易和工业生产对称量准确度的高要求。

　　设计了一种新型的基于浮力称量原理的全量程动态称重系统,是一种全新的理念,其浮力称量原理已获得国家发明专利(专利号:ZL95110344·X)。该系统的称重核心器件不再是称重传感器,而是基于液体浮力原理的浮力平衡器,它将物料重量值的测量转换成具有线性关系的位移值的测量。该项技术不存在非线性和零漂等技术缺陷,能够实现在全量程范围内进行线性动态称量,克服了普遍使用的基于电阻应变式称重传感器的动态称重系统的缺点和不足。

　　2　系统总体结构及工作原理

　　2.1　系统总体结构及其浮力平衡器

　　该系统是利用液体的浮力原理和全量程称量原理研制的,其原理示意图见图1所示,主要包括:预给料机(常采用电磁振动给料机)、秤体、杠杆系统、浮力平衡器、位移传感器及变送装置、微机和电源系统等7个部分组成。

　　如图1所示,系统在空秤状态下,已通过配置相应的平衡砣使杠杆系统处于水平平衡状态;当秤体皮带上铺有定值的物料后,再通过配置配重砝码,使杠杆系统仍处于水平平衡状态。

　　浮力平衡器是该系统的核心器件,它由缸体、浮砣和称重液体组成。浮砣与缸体之间不存在任何摩擦,靠磁力定心悬杆机构与杠杆系统联结并与位移传感器的传动杆连为一体。浮砣插入称重液体中的原始深度为设定值,其所排开的称重液体体积所产生的初始浮力值与预先设定的浮砣系统的重力值相等。因初始浮力值与浮砣系统重力值是方向相反且相等的矢量,所　　保证了整体杠杆系统的初始水平平衡状态。当因物料质量M(t)值变化而产生新的重力值时,初始水平平衡状态被打破,这将会引起浮砣位移而致使浮力值变化,直至变化后的浮力值与新的重力值相等,使杠杆系统在非水平状态下实现新的平衡,此时位移传感器将产生相应的一定值的位移信号。