高精度称重系统的设计与研制

　　随着计算机和测控技术的不断进步与发展，人们对称重系统的要求也越来越高，传统的称重系统已是使用高精度万用表测量称重传感器的输出电压，操作复杂且误差大，很难满足人们的要求，而且，很多领域的一些用间接的测量容积体积来实现侧重量的方法也存在诸多问题，例如：对于超稠、特稠原油，由于其粘度高，流动性差，油中含气不易排出造成假体积，且原油易残留在计量器中，因此采用容积法计量稠油，计量时间长，误差大，耐久性不好。在这一领域从计量原理上正在采用称重的方法计量稠油产量。所以研制出一种高精度、高稳定性的称重系统已经是当前急待解决的事情。

　　1 称重传感器的工作原理

　　应变片在外力的作用下发生机械形变时，其电阻值将发生变化，这种现象称为应变效应。根据应变效应将应变片粘贴在弹性体上，弹性体受到外界力的作用而产生的应变会传送到应变片，使应变片的电阻值发生相应的变化。通过电阻与电压的关系，可得出电压量的变化，由此便可推导出被测物的质量。

　　2 系统总体方案设计

　　该称重系统采用电阻应变片式传感器进行测量，直流电桥输出的电压信号经过放大和滤波后，由 A/D 转换电路进入到单片机系统中，单片机对数据采用了多次采样和去极值取平均值的滤波处理，避免了瞬间干扰对采样的影响，以获得较为可靠的数据。单片机将处理过的数据通过RS232串行接口传送给 PC 机(上位机)，上位机采用 VB 软件作进一步处理，使称重系统达到高精度的要求，称重系统框图如图1所示。

　　3下位机硬件电路设计

　　下位机硬件电路}要由传感器后续信号调理电路、Il/D转换电路、串口通讯电路组成。

　　3.1传感器后续信号调理电路

　　由于电阻应变片所产生的是电阻量的变化，而电阻量的变化又很难加以测量。选择直流差动电桥可使电阻量变化转化为电压信号。但是，通过电桥输出的电压信弓-非常微弱，难以用一般的测试仪器测出，所以采用美国BURR-BRO}'N公司生产的精密仪器仪表用放大器INI1121进行放大，低通滤波器实现将无用的信号剔除而保留有用的信号。传感器后续信号调理电路如图2所示。

　　3.2 A/D 转换电路

　　转换电路采用美国 AD 公司研制的 12 位逐次逼近型 ADC 转换器 AD574，它内部集成转换时钟、参考电压源和三态输出锁存器。它使用方便，可与微机直接接口，无需外接时钟;转换时间为 15～35μs;输入模拟电压既可以是单极性，也可以是双极性。单极性输入时为 0～+10V或 0～+20V，双极性输入时为-5～+5V 或-10～+10V;数字量位数可以设为8 位或者 12 位。12 位数据可以一次读出，也可分两次读，便于与 8 位或 16 位微机相连。A/D 转换电路如图 3 所示。