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對R76-1中的幾個電氣參數含義的理解
2019-10-26 11:08:51 亚博真人: 作者: 【 】 浏览:0次 評論:0

一、引言

R76国际建议从1992年正式发布以来,我国也在1996年依据此文件制定了JJG 555《非自动秤通用检定规程》,国际法制计量组织于2006年又对这个文件进行了修订,增加了不少电子衡器的要求。现在十几年过去了,虽然在制修订非自动衡器产品标准、型式评价大纲、计量检定规程等相关文件过程中,对R76中的内容进行了一些研究和探讨,但是没有为此专门组织国内专家认真学习和讨论,更没有请国际建议的起草人来我国进行宣贯。由于国内的专家个人所处的位置不同,个人从事的工作不同,个人看问题的角度不同,无法理解文件中规定的要求和试验方法确切的出发点,所以对问题的理解也就存在差异,这样大部分情况下还是囫囵吞枣般的直接引用了。其中R76中几个与称重指示器有着密切关联的电气参数的含义,如果我们没有充分的理解其定义,将直接影响到所制修订产品标准、型式评价大纲和检定规程的质量。张宏社张工将他的文章“称重指示器的几个电气参数探讨”[4]在衡器雜志上發表,針對這些與稱重指示器有關的電氣參數談了許多個人的見解。對此,我們從2013年開始就寫了一些與這些電氣參數有關的東西發給國內研究制造稱重指示器的專家,並與之進行了討論,在與國內的部分研究稱重指示器的專家交流後,對我們啓發很大,這樣根據個人的理解,仿照R60《稱重傳感器》國際建議對幾個主要名詞的表示方式,將部分與稱重指示器有關的“電氣參數”名詞所表達含義,采用如圖1所示表示。

二、幾個電氣參數的含義

(一)供电电源电压(V AC或DC)

稱重指示器設計時,由市場和應用需求所確定的指示器供電電源的形式和電壓範圍(交流電源電壓或直流電源電壓)。

图1 称重指示器电气参数关系示意简图

图1 称重指示器电气参数关系示意简图  下載原圖

(二)稱重傳感器激勵電壓Uexc(V AC或DC)

由稱重指示器提供的,使稱重傳感器能正常工作的電源電壓(也稱爲“供橋電壓”)。對于應變式稱重傳感器或類似特性的稱重傳感器,稱重傳感器的輸出信號變化量與稱重傳感器激勵電壓和重量載荷變化量的乘積成正比。

(三)

最小靜載荷信號電壓UDLmin(m V)

(四)最大靜載荷信號電壓UDLmax(m V)

靜載荷信號電壓———這裏是指衡器在不受外力作用時,承載器的重量值所分配的信號電壓。

在附錄F兼容性核查表中,要求“稱重指示器的靜載荷輸入信號電壓UDL不小于最小輸入信號電壓Umin”。

在試驗時,模擬的靜載荷信號電壓是衡器制造商給定的,應該考慮靜載荷的最大值可能引起的其它問題(如輸入放大器的飽和)。這部分信號電壓還應該包括“初始置零範圍”和“自動置零範圍或零點跟蹤範圍”,同時可以小于“0”,爲負的信號電壓值。

對于相同最大秤量的衡器來講,由于承載器結構的不同、所選擇稱重傳感器數量的不同、稱重傳感器最大秤量不同、稱重傳感器額定輸出不同,其靜載荷的重量值也是不相同的,所以相同秤量的衡器,輸入電壓會出現不同靜載荷信號量值。

對于同一款稱重指示器,當所配置的承載器重量越重,所配置的稱重傳感器的數量越少,稱重傳感器的最大秤量越小,其靜載荷信號電壓越大;反之靜載荷信號越大。所以“靜載荷信號電壓”的範圍不是從“UDLmin”至“UDLmax”,而是從沒有信號到“UDLmin”或“UDLmax”。

例如,一台150t的電子汽車衡,承載器長度爲18m,自重14t,其選用了6只(8只)額定輸出是2mV/V、最大秤量是40t(30t)的稱重傳感器,稱重指示器的激勵電壓爲12V。

承載器自重(靜載荷)所占信號電壓的計算也是同樣:

6只40t稱重傳感器,當額定輸出爲2mV/V時:

汽車衡承載器靜載荷信號電壓

選擇6只30t稱重傳感器,當額定輸出爲2mV/V時:

汽車衡承載器靜載荷信號電壓

選擇8只40t稱重傳感器,當額定輸出爲2mV/V時:

汽車衡承載器靜載荷信號電壓

選擇6只40t稱重傳感器,當額定輸出是3mV/V時,

汽車衡承載器靜載荷信號電壓

另外,對于一些特殊用途的衡器,由于經常受到沖擊載荷的作用,需要對承載器進行加固,所以承載器靜載荷信號電壓會比較大。

例如,一台150t的電子汽車衡,承載器長度爲18m,自重20t,其選用了6只額定輸出是2mV/V、最大秤量是40t的稱重傳感器,稱重指示器的激勵電壓爲12V。

汽車衡承載器靜載荷信號電壓

(五)每個檢定分度值對應的最小輸入信號電壓△umin(μV)

稱重指示器由制造商給定的每個檢定分度值對應的最小輸入信號電壓(μV),是稱重指示器設計時依據所選擇的元器件性能而産生的一個指標。應等于或小于與其連接稱重傳感器輸出的模擬信號除以衡器檢定分度數,俗稱“稱重指示器靈敏度”。這個參數應該出現在稱重指示器産品說明書上,供選型人員參考。

(六)每個檢定分度值對應的輸入信號電壓△u(μV)

與衡器所選擇的稱重指示器的激勵電壓;稱重傳感器的最大秤量、采用的數量、額定輸出;衡器的最大秤量、檢定分度數有關,俗稱“衡器的靈敏度”。

對于衡器的兼容性核查來講,要求:△u≥△umin

(七)

測量範圍最小信號電壓UMRmin(m V)

(八)測量範圍最大信號電壓UMRmax(m V)

測量範圍信號電壓———在F.3.5中規定,這個參數是“與衡器相關的電氣參數”。因爲測量範圍信號電壓的大小是與衡器本身的參數及所選擇模塊的參數有密切的聯系,在衡器型式評價時應該填寫在審報資料中的。它包括靜載荷信號電壓UDL和衡器最大秤量信號電壓,使用UMRmax、UMRmin表示。

測量範圍最小信號電壓UMRmin(m V)是称重指示器每个检定分度值对应的最小输入信号电压Δumin與檢定分度數n的乘積。例如,稱重指示器每個檢定分度值對應的最小輸入信號電壓爲1μV,如果按照中准確度級衡器的最小分度數爲500e,該稱重指示器的測量範圍信號電壓就爲:1μV/e×500e=0.5mV,那麽這個測量信號可能對應該稱重指示器來講就是最小信號電壓了。

測量範圍最大信號電壓UMRmax(m V)是由电子衡器制造企业提出的,称重指示器的激励电压为12V,电子衡器所选择称重传感器的额定输出为2mV,那么该称重指示器的测量范围最大信号电压就与制造商选择的衡器最大秤量、承载器重量、称重传感器的最大秤量与数量有关。

例如,制造商預期稱重指示器用于相同規格衡器産品時:

一台最大秤量Max=150t的電子汽車衡,承載器長度爲18m,承載器自重DL=14t,其選用了6只額定輸出C=2mV/V、最大秤量Emax=40t的稱重傳感器,稱重指示器的激勵電壓Uexc=12V。

那麽,測量範圍信號電壓

如果该汽车衡改为8只同样规格的称重传感器,那麽,測量範圍信號電壓

以上兩個例子都在稱重指示器的測量範圍最大信號電壓之內。

而当选用了6只额定输出C=3mV/V称重传感器,那麽,測量範圍信號電壓,就不適應用于這個稱重指示器了。

如果這個稱重指示器使用于一台Max=15t鋼材秤,承載器自重DL=5t,選用了4只額定輸出C=1mV/V、最大秤量Emax=10t的稱重傳感器,稱重指示器的激勵電壓Uexc=12V。

測量範圍信號電壓,在这个称重指示器的測量範圍信號電壓就相对比较小了,如果仍然想使这台衡器得到比较大的检定分度数,称重指示器的“每个检定分度值对应的最小输入信号电压”就必须足够小。

那么,这个15mV就是该称重指示器可能的“较大測量範圍信號電壓”,而这个4.5mV就是该称重指示器可能的“较小測量範圍信號電壓”。所以,衡器制造商在选择称重指示器时,一定要了解哪家公司的哪种型号的产品能够适合自己的衡器。因为,不论出现什么情况,“最大測量範圍信號電壓”总是小于该称重指示器的“输入信号电压U”。

(九)

最大輸入信號電壓Umax(m V)

(十)

最小輸入信號電壓Umin(m V)

(十一)輸入信號電壓範圍U

在C.1.4條的输入信号电压范围:与称重指示器连接的称重传感器输出模拟信号范围,应在称重指示器规定的输入信号范围内。

稱重指示器輸入信號是指允許輸入稱重指示器且能滿足其相關計量技術文件要求的信號,是稱重指示器的制造商在設計時確定的。

在C.3.1.1的a)在最大輸入信號電壓範圍下對稱重指示器的線性進行試驗。例如:一台典型的稱重指示器對稱重傳感器提供的激勵電源爲12V,其信號電壓範圍爲24mV。如果稱重指示器規定的分度數爲6000e,線性試驗時每個檢定分度的輸入信號電壓爲24mV/6000e=4μV/e。

在C.3.1.1的c)稱重指示器設置爲規定的最小靜載荷並使其具有最小的輸入信號電壓每個檢定分度值e對應的最小輸入信號電壓。假設此值爲1μV/e,這就意味著僅使用輸入範圍的25%。

在附录F的F.6.1和F.6.2两个实例中给出:称重指示器的最小輸入信號電壓Umin=1mV和Umin=0.5mV,而要求稱重指示器的輸入信號電壓(衡器空載)UDL大于等于最小輸入信號電壓Umin

稱重指示器最小輸入信號電壓和最大輸入信號電壓是指允許輸入稱重指示器且能滿足其相關計量技術文件要求的最小信號電壓和最大信號電壓。對于模擬稱重指示器,最小輸入的信號電壓(Umin)和最大輸入的信號電壓(Umax),是稱重指示器制造商根據稱重指示器A/D轉換電路的設計參數(比如ADC的輸入極性、信號放大倍數、基准電壓、ADC共模電壓變化範圍等)和軟件程序處理要求來規定的。

(十二)稱重傳感器阻抗範圍

與稱重指示器連接的稱重傳感器等效阻抗,應在稱重指示器規定的範圍內。

稱重傳感器最小阻抗RLmin:

稱重傳感器RLC的輸入阻抗受到稱重指示器激勵電壓、工作電流大小和衡器所選擇稱重傳感器數量的限制。如稱重指示器Uexc=12V、工作电流I=0.28A时,那么这个称重指示器所适用的稱重傳感器最小阻抗RLmin=12V/0.28A=42.86Ω。

稱重傳感器最大阻抗RLmax:

一般來講,當使用單只稱重傳感器時的阻抗,就是該衡器的最大阻抗(按照制造商給定連接的稱重傳感器實際最大阻抗值)。如果按照R76-1中推薦的RLmax=1000Ω,當稱重指示器Uexc=12V時,該稱重指示器的工作電流I=0.012A。

而这个稱重傳感器最大阻抗RLmax与稱重傳感器最小阻抗RLmin之間的範圍,就是稱重傳感器阻抗範圍。

在這裏值得注意的是:C.1.7最大電纜長度規定:稱重傳感器或稱重傳感器接線盒與稱重指示器之間的(附加)電纜長度不得超過稱重指示器規定的最大附加電纜長度(電纜最大長度取決于電纜單根芯線的材料及橫截面),將電纜最大長度轉換成電纜芯線的最大電阻來表示,以阻抗單位的形式給出。

(十三)初始置零裝置

初始置零裝置:在衡器接通電源和使用之前,能夠將示值自動回到零點的裝置。

對于扣除皮重的衡器,考慮到載荷的不均勻分布、超載等影響和不同需要,而設計的承載器重量大小爲了確保電子衡器所選用的稱重傳感器的使用壽命,而規定初始置零裝置的置零範圍不大于最大秤量的20%。其可以分爲正向初始置零範圍和負向初始置零範圍,但兩者不一定是相等的。按照R76中規定的“初始置零範圍正向部分”是當承載器空載時,重複在承載器是施加試驗載荷並關閉電源進行檢測判定的,“初始置零範圍負向部分”可以通過取下承載器進行檢測判定的。

(十四)零點跟蹤裝置

電子衡器中能夠自動將零點示值保持在一定範圍內的裝置。

使用這個裝置的目的,就是可以將衡器受溫度影響産生的微量變化,當雨雪降落在承載器上、散狀物料抛撒在承載器上的微小量值,在零點附近隨時置零。

其零點置零裝置的範圍不大于衡器最大秤量的4%(如果衡器有自動置零功能也在這個4%範圍之內)。其可以分爲正向零點跟蹤範圍和負向零點跟蹤範圍,同樣兩者不一定是相等的。

三、結束語

(1)根據以上理解的基礎上,我們又繪出比較完整的與稱重指示器信號電壓關聯的示意圖,如圖2所示。

(2)对于一台称重指示器来讲,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、測量範圍信號電壓以及测量范围最小和最大信号电压都是建立在一个确定的衡器模型基础上的,这个模型是称重指示器的电压信号才能和最终要测量的重量(准确的说应该是质量)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。

(3)根據以上對這些參數的理解,在編寫《數字指示軌道衡型式評價大綱》[2]時,因爲考慮到軌道衡的“初始置零範圍負向部分”無法操作,專門在注釋說明:初始置零範圍試驗可以采用模擬器進行。

在此,感謝在這個問題上給予幫助和指導的各位專家!

以上理解和表述是否妥當?請提出寶貴意見,謝謝!

Tags:地磅 責任編輯:admin
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