电子秤称重指示器有关的电气参数,现在行业里存在诸多理解。作者依据从事多 年称重指示器设计经验,结合对R76 — 1的研读和理解,以图文结合的形式重新给予了阐述, 包括测量范围信号、静载荷信号电压范围等几个电气的含义、确定的依据和特点。
对于R76-1中规定的几个和模拟式称重指示 器有关的电气参数的术语含义,现在行业里存在 诸多理解,为我们制修定、执行指示器和衡器标 准、型评大纲以及检定规程等计量法规文件带来 很大的问题。作为从事多年称重指示器设计工作 的一名工程师,我谈谈个人对这些电气参数类术 语的理解。为了叙述方便,我们在这里主要描述 模拟式称重指示器。
一、术语含义及电气参数确定
㈠输入信号
称重指示器输入信号是指允许输入称重指示 器且能满足指示器相关计量技术文件要求的信号。
其中,指示器最小输入信号和最大输入信号 是指允许输入称重指示器且能满足指示器相关计 量技术文件要求的最小信号和最大信号。 对于模 拟称重指示器,最小输入信号的信号电压(Um) 和最大输入信号的信号电压是指示器制造商根据 指示器A/D转换电路的设计参数比如ADC的输 入极性、信号放大倍数、基准电压、ADC共模电 压变化范围等和软件处理要求来规定的。
假设指示器的ADC放大倍数为G, ADC基准 电压为Urf若指示器采用双极性输入的ADC,则 ADC最大可输入信号电压UADMax和最小可输入信 号电压UADCMin为:
(二)测量范围信号
与测量信号相关的术语是建立在称重指示器 最终应用模型即衡器模型基础上的,依据衡器模 型才能使质量和指示器输入的电信号建立起对应 关系。
依据电子秤模型,测量范围信号实际就是在指示 器上满足从零点到最大秤量M ax不考虑+9d以及 应用余量整个量程的输入信号。测量范围的最小 输入信号电压Umh就是指示器的零点输入信号电 压,最大输入信号电压UmaJl是最大秤量时的输入 信号电压。由此可知测量范围信号电压Umk为:
的测量范围信号电压必须是处于指示器输入信号 电压范围内的。即
可以根据指示器技术文档给出的n-和AUmh来确 定的。
理论上,最大的U MR值应该就是指示器传感器 接口输出的激励电压Um与所配传感器的灵敏度C 的乘积,即:
但由于称重指示器一般都会兼容多种灵敏度 的称重传感器,所以称重传指示器最大U MR值不能 根据U exc和C确定的。
㈢静载荷信号电压范围
称重指示器的静载荷信号也是建立在电子秤模 型基础上的术语,静载荷信号电压就是可作为称 重指示器零点的输入信号电压范围,也就是我们 通常所说的“零区”信号电压。零点最小输入信 号电压就是最小静载荷信号电压Uumn,零点最大 输入信号电压就是最大静载荷信号电压Ud腿,两 者的差值就是静载荷信号电压范围UDi,即
建立在电子秤模型基础上的称重指示器“零区” 范围,是由指示器的初始置零范围(^FS以及 校准时确定的校准零点他叫标定零点确定的, 所以静载荷信号即“零区”信号电压范围Udl可以 根据校准零点输入信号电压Uz^、测量范围信号 电压Umh和初始置零范围(假设用Kzro表示来确 定。假设初始置零范围正向分配比例系数为Kp ,则
二、上述电气参数特点
㈠称重指示器的Umax和Umh是指示器自身 的电子电路特性和嵌入式软件特点决定的参数, 与指示器所依据的电子秤模型无关。
(二)从式1和式2可知,称重指示器的Umr和 U DL 是最大(U MRmax、 U DLm)和最小(U MRmin、
UDLmin两个输入信号电压的电压差绝对值。
(三)对于建立在㈠个确定衡器模型基础上的 称重指示器,校准零点输入信号电压U 是固定 不变的;在保证UMRmax^UMax和Uiami^UMh前提下, Umr和UDl也是固定不变的。但由于初始置零装置 和半自动或自动置零装置和零点跟踪装置运行的 前提下,指示器的工作零点是浮动的,即UMUmh是
在UDLmh到Utamax区域内浮动的,所以Um^x也是在 Um—到Umax之间的区域内浮动的,即Umr是在 UDLmh到Umax之间的区域内平移浮动的,这也是图3 中这些参数使用虚线表示的原因。
在实际应用和测试试验中,我们㈠般会禁止 零点跟踪装置运行,或因为零点跟踪装置运行引 起的Um_的变化很小㈠般0.25+V ~2^V左 右,为了测算方便都忽略零点跟踪运行产生的影 响,所以认为在初始置零和自动置零或半自动不 运行或运行完毕后,UMtoh和UMtoax是㈠确定值。
三、上述参数的关系
通过㈠、二两部分描述中,已经不难理解指示 器这几个电气参数间的关系,具体关系如图4所示。
四、结束语
对于一台称重指示器,输入信号电压范围是 在设计时就已经确定好的,而静载荷信号电压范 围、测量范围信号电压以及测量范围最小和最大 信号电压都是建立在㈠个确定的电子秤模型基础上 的,这个模型是称重指示器的电信号才能和最终 要测量的重量推确的说应该是质量建立起对 应的关系。脱离了这个模型,指示器的除输入信 号电压范围参数外,其它的电气参数乃至测量参 数都将失去其具体的意义,称重指示器的具体示 值也将失去量值的依据。
本文所叙述的内容都是针对模拟式称重指示 器的,对于数字式作出指示器,若将“内置”于 AD模块与指示器作为㈠个整体,将信号的输入接 口端“前置”到数字式称重传感器内部AD模块与 模拟传感器接口位置,数字式称重指示器就可以 依照模拟式称重指示器的方式来分析了,在此基 础上,上述结论将完全适用于数字式称重指示器。