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)展起來的一種新型電子稱重技術(shù)， 它具有以下優(yōu)勢：
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，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) 問題很難判斷是哪一只傳感器有問題，只能通過 打開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)很長時(shí)間才能找到有問 題的傳感器。問題解決后還要聯(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)過的諸 多問題都已經(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，沒有出現(xiàn)過任何問題，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)，電纜線的長度可根據(jù)需要改變，不會(huì) 影響測量精度。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。