我县有一个企业往西藏某地运送一批建筑材料, 在我县用吊钩秤称得为60吨,吊钩秤随车前往西藏, 在西藏仍用此吊钩秤称量,结果却比原值减少300公 斤。用同一台吊钩秤称量这批货物,称得的结果却存 有误差。因为西藏海拔高、纬度低导致了产生的重力 加速度不同,这样就影响了两家企业的公平交易。
我国目前使用的电子秤,称量显示的都是物体的 重量。为了减小不同地区因重力加速度不同而造成称量 数据与物体实际质量的误差,我国特别规定,要求在一 定地区内,对电子秤的测量值进行修正。如何解决不同 地区因重力加速度不同而给电子秤称量带来的误差,使电子秤在不同地区称量出的数值更接近其质量,更具有 可比性,现提出对电子秤结构的改进方法。
设立一已知重量的标准物体进行比较,在称量前 先确定电子秤的标准值。要想确保电子秤在不同地区 称量出的数值具有可比性,就需要对电子秤结构进行 改造,减少重力加速度对重量的影响,使之与使用普 通机械秤一样称量出物体的质量。
电子秤称量原理框图如图1所示。
从图1可以看出,被称物体放在传感器上后,由于 重量(重力)作用使传感器产生一个模拟信号,经放 大、滤波进入A/D转换器,转换为数字信号送到显示器显示出物体的重量值。这个数值由于传感器是受重力 作用产生的信号转化而来的,因此与重力加速度有 关,受不同地区重力加速度大小的影响,不同地区内 称量出的重量值,可比性降低。
图2为改造后的电子秤称量原理框图。
图2与图1相比,多了标准物体A、传感器1、多路开 关K、比较器,A/D转换过程中多了确定最小量化单位 的过程。整个系统的工作过程是:当打开仪器电源时,
仪器首先进入自校准过程(或设立一个校准键,随时 可以进行校准),标准物体A (假设质量为50g)放置在 已经过清零的传感器1上(传感器称量范围为0g~50g)。此时,多路开关K对传感器1闭合、对传感器2打 开,将传感器1产生的信号传送给下级^放大器^滤 波器一>采样保持一>A/D转换器一>显示器。此时,显示器 显示值为M#。此值要人为设置为固定值,当显示值与 固定值不一致时,通过比较器比较大小(比较器通过 多路开关闭合,使之与系统连接),将差值反馈至A/D 转换器筐内,调整最小量化电压值,使显示器的显示 值与人为设定值相同,将最小量化电压值锁定,作为 此次要进行实物测量的最小量化电压值。之后,进入 实物测量。多路开关K将传感器1、比较器端打开,将传 感器2端闭合,被称物体B作用于传感器2,产生模拟信号传到下级放大器^滤波器—采样保持—A/D转换器—显示器,此时,A/D转换器使用的是经过校准后已经锁定的最小量化电压,对模拟信号进行数字化,显示器显示值为M2g2.
上述述过程中,自校准过程实际是最小量化单位的确定过程。这一过程是为了消除电子秤所在地重力加速度对称量结果的影响,使称量结果与标准物体的实际质量相同。此时,电子秤显示值使用的是在标准状态下测得的标准重力加速度g(重力加速度的公认数值)而计算出的物体重量值,当进行实物测量时,使用的重力加速度值也是这个值,亦即g^gfgi,电子秤显示的数值就是被称物体的实际质量值。
为了保证测得值的准确性,以及不影响电子秤的整体结构,便于运输等,要注意以下几个问题:
传感器1要根据现实的技术状况,尽量选取体积小、测量范围最大值小、输出曲线平直等。
标准物体A的选取,数值要在传感器1测量范围的2/3以上,并且要使用防磁材料,与传感器1同时密封在一个腔体里,防止灰尘影响。
传感器2的选择,要使其在测量范围内的最大输出信号与传感器1相同。输出信号曲线与传感器1信号曲线相同或相近似,差距大的地方使用反馈信号补偿。
两个传感器最后的输出码数、分辨力的大小相同。因此,选择传感器时,要相互制约,根据电子秤的称量、分辨力等选择传感器2,同时要考虑到传感器1的输出曲线。
通过以上对电子秤的结构改造,减少了重力加速度对电子秤称量过程中计量结果的影响,为电子秤的广泛应用提供了有力保障。