非接触式动态称重检测技术及其应用

　　随着生产力水平的提高、科学技术的进步,企业纷纷加快了设备技术引进及改造,全自动流水线生产设备在各行各业得到广泛采用,如卷烟制丝、卷接和包装生产线、啤酒生产线、洗衣粉生产线、乳制品生产线和化肥生产线等,这对产品生产过程质量控制和包装重量检测技术提出了更高的要求。传统的接触式称重技术在很多自动化流水生产线上,因受生产速度及工况环境如温度、湿度和粉尘等影响,不能发挥正常作用。相反,基于射线衰减原理的非接触式动态称重检测技术因长期稳定性好、不受工况环境影响、计量精度高、维护维修量小、检测响应速度快等特点,被广泛应用。如清大公司生产的小感量核子秤,烟箱缺条检测仪、缺包检测仪等。

　　1　动态称重技术的原理

　　目前,在工业中被广泛采用的动态检测称重技术,其基本原理主要是通过检测输送带上连续的物料瞬时重量信号,经过放大器及模数转换器转换成数字量,送入微机;同时测速传感器检测到输送带通过的瞬时速度也送入微机,利用积分原理通过微机换算就可计算出物料累计重量。具体过程如下:

　　假设物料输送带宽度为L,物料厚度为H,输送带速度为v(m/s),物料密度为ρ(kg/m3),则t时刻的物料流量为:

　　其中:F为单位长度物料载荷。

　　时间t通过的物料累计重量为:

　　由公式(2)可知,通过测得物料载荷F以及物料输送速度V(t)通过微机进行积分就可得出物料累计量Q。

　　2　传统的接触式称重技术与非接触式称重技术的区别

　　上面已介绍,动态称重主要是测得物料载荷及物料输送速度,物料输送速度通过高精度测速传感器测量输送带速度即可获得,而且误差较小;而动态称重的主要误差来源于物料负荷的测量值,因此,非接触式称重与传统的接触式称重的主要区别就在于物料载荷的测量方式不同,传统称重技术主要是由接触式称重传感器将重量信号转变为电信号送入微机进行处理,而非接触式称重技术则利用γ射线穿透物料衰减原理而将重量信号转变为电信号,并由此带来了一次称重技术的创新。

　　3　传统的接触式称重技术原理及其局限性

　　传统的动态重量检测技术主要有两种,一种是基于静态称重原理而采用两条输送带完成的动态称重,另一种是通过采用重量传感器所接受到的压力负荷信号,运用动态积分原理来完成的动态称重技术。基于静态称重原理的动态检测技术,因设备复杂、抗外界干扰能力差(尤其是振动干扰)、不适合高速流水生产线等因素,工业应用微乎其微。而被广泛应用的是动态接触式称重技术,其测量原理如下。