提高称重系统中硬件及机械承载部分精度的研究

　　1 关于传感器与称量精度

　　提高系统计量精度的首要环节是选用高精度的传感器,即非线性误差、重复性误差、滞后误差都是越小越好。上述三个误差一般都要求达到万分之几的范围,才能算是高精度的传感器。没有高精度的传感器,要取得计量的高精度是根本无从谈起的。由于计量系统总的误差为:

　　通过实验验证及计算我们发现,若系统采用两个传感器对称相连组成一个秤时,一定要保证两个传感器灵敏度基本一致。

　　例如:当灵敏度基本一致的两个传感器构成一个计量秤时,负荷为100kg时的输出电压几乎是负荷为50kg时的输出电压的二倍(仅差 0.02mV);而灵敏度相差较大的两个传感器构成一个计量秤在负荷为100kg时的输出电压与负荷为50kg时输出电压的二倍相差较大,达到 0.552mV。这么大的输出误差电压经过电压放大电路、A/D转换、计算机计算处理等过程,在显示器上显示的重量就会有较大的误差,使称重精度明显受到 影响。因而在投产前的调试或维修中更换传感器时,一定要用灵敏度基本一致的传感器组成一个计量秤。

　　从式(2)中还可以看出,传感器的输出电压与它的供桥电压V1有关。在加载时若V1不够稳定,则直接影响传感器的输出电压,从而影响称重精度。所以设计稳定的稳压电路非常重要。

　　传感器将它所受的力转化为电信号(通常为电压),正常情况下,传感器所受的力同它的电压输出应呈线性关系。进行校验,如果传感器受力与电信号输 出的线性相关系数过小,说明传感器的质量存在问题。此外,传感器的容量选择过小或过大,也易引起上述线性关系的变化从而引起称量误差。同时随着使用周期的 增大,元器件的老化,温度的变化,传感器的输出也会出现漂移。

　　传感器受力不均衡,也会造成称量误差。主要是由于传感器支承点分布不均。一般计量秤采用2只传感器对称分布,在安装传感器时要使传感器的受力沿 着传感器的轴线方向。若传感器是受压的,则最好实现点接触。电阻应变式称重传感器本身是一种坚固、可靠、耐用的机电产品。但为了保证精度,使用中仍有许多 要注意的问题,下面是传感器输出连接的一些基本要求:

　　a)传感器的信号电缆,不和强电电源线或控制线并行布置(例如不要把传感器信号线和强电电源线及控制线置于同一管道内)。若它们必须并行放置,那么,它们之间的距离应保持在50cm以上,并把信号线用金属管套起来。

　　b)不管在何种情况下,电源线和控制线均应绞合起来,绞合程度50转/米。

　　c)若传感器信号线需要延长,则应采用特制的密封电缆接线盒。若不用此种接线盒,而采用电缆与电缆直接对接(锡焊端头),则应对密封防潮特别予 以注意,接好后应检验绝缘电阻,且需达到标准(2000～5000M),必要时,应重新标定传感器。d)若信号电缆线很长,又要保证较高的测量精度,应采 用带有中继放大器的电缆补偿电路。