衡器基本知識PPT幻燈片課件(PPT 54頁)

1、衡器基本知識培訓(xùn)衡器計量基礎(chǔ)知識第1頁，共54頁。內(nèi)容提要衡器概述稱重傳感器稱重儀表小結(jié)2第2頁，共54頁。 衡器基本知識衡器概述 衡器分類 按照操作方式，衡器可分為非自動衡器及自動衡器兩大類。 非自動衡器 按照GB/T14250-2008衡器術(shù)語的規(guī)定，非自動衡器的定義如下： 在稱量過程中需要操作者的干預(yù)，以確定稱量結(jié)果是否可接受的衡器。 注1：“確定稱量結(jié)果是否可接受”（和上述表達一致）包括由操作者對影響稱量結(jié)果所采取的任何人為活動，諸如，當(dāng)示值穩(wěn)定時所采取的行動或調(diào)整稱量載荷的質(zhì)量，同時還包括對觀察到的每一個稱量結(jié)果的示值或給出的打印輸出做出取舍的決定。在非自動稱量過程中允許操作者在稱量

2、結(jié)果不能被接受的情況下，采取行動（調(diào)整載荷、單價，確定載荷是否可接受等）影響稱量結(jié)果。 例如：靜態(tài)汽車衡、靜態(tài)軌道衡、計價秤等屬于非自動衡器。 自動衡器 按照GB/T14250-2008衡器術(shù)語的規(guī)定，自動衡器的定義如下： 在稱量過程中不需要操作者干預(yù)，并能按照預(yù)定的處理程序自動工作的衡器。 例如，動態(tài)汽車衡、動態(tài)軌道衡及動態(tài)軸重秤等屬于自動衡器。本文所涉及的范圍是非自動衡器 ，以下簡稱衡器。3第3頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 衡器基本組成 承載器（秤臺）承載稱重物體，傳遞重量。 傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號（電壓、電流或數(shù)字信號等）。 儀表將傳感器輸出的電信號進行處理，而后顯示重量，處理鍵

3、盤操作，并通 過接口和外設(shè)聯(lián)系。 注：接線盒起傳感器信號匯總及調(diào)節(jié)衡器角差的作用。4第4頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 衡器基本組成框圖 秤臺傳感器接線盒 儀表 外設(shè)（例如計算機）傳感器傳感器傳感器5第5頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 衡器基本計量參數(shù)： 滿量程（FS) 分度值(d ) 分度數(shù)(n) 滿量程：衡器的最大稱量范圍。例如，30噸汽車衡的滿量程是30000kg。 分度值：儀表顯示重量的最小間隔,例如30噸汽車衡的分度值是10kg。 國際法制計量組織（OIML ）的76號國際建議（R76）規(guī)定，分度值應(yīng)該取1、2、5X10k，其中K為正整數(shù)、負整數(shù)或0。例如： .,0.1, 0

4、.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50,. 分度數(shù)：分度數(shù) 滿量程/分度值6第6頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 分度值典型配置舉例： 滿量程（kg) = 分度數(shù) X 分度值(kg) 10000 = 2000 X 5 20000 = 2000 X 10 30000 = 3000 X 10 40000 = 4000 X 10 50000 = 2500 X 20 60000 = 3000 X 20 80000 = 4000 X 20 100000 = 2000 X 50 120000 = 2400 X 50 150000 = 3000 X 50 200000 = 2000 X

5、100 300000 = 3000 X 1007第7頁，共54頁。 衡器基本知識衡器概述 其它相關(guān)術(shù)語： 檢定分度值e：衡器檢定時使用的分度值。 顯示分度值d：衡器正常使用時顯示的分度值。 一般情況下 e = d。 內(nèi)分度值：衡器調(diào)試時使用的分度值，對于MT集團的產(chǎn)品， 通常 1d = 10個內(nèi)分度值。衡器的顯示重量由內(nèi)分度值 四舍五入得到。 A/D脈沖數(shù)（Raw counts)：放大了的模擬重量信號（電壓） 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的原始脈沖數(shù)，一般在衡器調(diào)試或維護時 使用。8第8頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 非自動衡器的準確度 非自動衡器的準確度 R76國際建議將衡器按準確度分成四級： （I)

6、級特種準確度衡器，一般用于實驗室分析 (II)級高準確度衡器，用于油漆配料等要求高精度稱量的場合。 (III)級中等準確度衡器，用于貿(mào)易結(jié)算。 (IIII)級普通準確度衡器，一般用于單位內(nèi)部結(jié)算或工藝秤。9第9頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 非自動衡器的準確度劃分 主要根據(jù)分度數(shù)劃分10第10頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 （ III）級衡器的允差稱量范圍（d ）允差（d）500200030000.51.01.5-0.5-1.0-1.5（III）級衡器的允許誤差表注1：上述誤差發(fā)生突變的稱量點稱為誤差突變點或閃變點注2：為了保證衡器的相對誤差不致過大，規(guī)定衡器最小稱量點為20d 。11

7、第11頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 衡器的誤差分配 設(shè)衡器的誤差為P，傳感器的誤差為P1，儀表的誤差為P2，機械的誤差為 P3，根據(jù)誤差理論，有 P2 P12+P22+P32 R76規(guī)定 P1=0.7（模擬傳感器） P2 =0.5（儀表） P3=0.5（承載器） 對于數(shù)字傳感器，P1 = 0.8, P2 = 0，P3 = 0.5。12第12頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 衡器誤差的測試方法 * 衡器的內(nèi)分度值：儀表顯示的重量讀數(shù)應(yīng)是衡器分度值的整數(shù)倍，但是， 為了保證精度，儀表內(nèi)部通?？蓹z測到分度值的1/10，稱之為內(nèi)分度值，即 1個分度值=10個內(nèi)分度值。 儀表檢測到的重量的內(nèi)分度

8、數(shù)經(jīng)四舍五入（化 整），即得到儀表顯示的重量讀數(shù)。 例如，對于30t的汽車衡，其顯示分度值為10kg，其內(nèi)分度值為1kg，即儀 表實際分辨率為1kg。如果儀表實際檢測到的重量為134kg，則儀表的顯示重 量為130kg. 如果儀表實際檢測到的重量為135kg，則儀表的顯示重量為 140kg。13第13頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 * 誤差測試方法 - 感量法 對于數(shù)字指示的衡器利用閃變點法確定衡器的化整誤差,方法如下: 對于某一載荷L記錄下的其示值I。連續(xù)加放如0.1d的附加砝碼，直到 明顯地增加一個分度值，變?yōu)?I+d)。加到承載器上的附加載荷L?？捎孟?述公式得到化整前的示值P： P

9、=I+0.5d-L 化整前的誤差是： E=PL=I+0.5d-LL14第14頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 例如：一臺分度值d為10kg的衡器，加1000kg載荷，示值為1000kg。然后依次加1kg砝碼。當(dāng)附加載荷為3kg時，示值由1000kg變化到1010kg。將這些數(shù)值代入上述公式，得： P=(1000+53)kg=1002kg 這樣，化整前的實際示值是1002kg，則化整前的誤差為： E=(10021000)kg=+2kg - 擴展顯示法 將儀表置于擴展顯示方式，儀表將顯示內(nèi)分度數(shù)。儀表顯示的重量和標準砝碼的 差值即衡器的誤差。 * 檢定時稱量點的誤差測試 對于車輛衡，各稱量點的允

10、許誤差見前面的允許誤差表。15第15頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述衡器的偏載誤差角差 以30t的軸重秤為例，秤臺的四角各安裝了一個傳感器。由于傳感器參數(shù)的不一致性，當(dāng)被稱物體處在秤臺的不同位置時，儀表得到的傳感器輸出信號會有微小的差別，應(yīng)設(shè)法控制這種差別的范圍，使其不致影響秤的計量性能。 由于傳感器在出廠前的參數(shù)已經(jīng)確定，無法在現(xiàn)場進行改變，因此只能從 外部進行調(diào)節(jié)。接線盒的作用之一就是進行角差調(diào)節(jié)。 接線盒傳感器4傳感器3傳感器2傳感器1 儀表16第16頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 產(chǎn)生角差的原因及消除角差的方法 下圖為一個由2個傳感器組成的系統(tǒng)，E1、RO1分別是傳感器1的等效信

11、號源及輸出阻抗，E2、RO2分別是傳感器2的等效信號源及輸出阻抗。很容易得出角差為零的條件是： E1/ RO1= E2/ RO2 。 E2 R02 E1 RO1 儀表傳感器2傳感器117第17頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 角差調(diào)節(jié)原理 由于傳感器在出廠前的參數(shù)已經(jīng)確定，無法在現(xiàn)場進行改變，因此只能從外部進行調(diào)節(jié)。接線盒的作用之一就是進行角差調(diào)節(jié)。計算證明，只要組成多傳感器系統(tǒng)的各傳感器的靈敏度與傳感器的輸出阻抗之比一致，即可消除衡器的角差。為此，在接線盒中每個傳感器的輸出端接入一個電阻網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)節(jié)該電阻網(wǎng)絡(luò)中的電位器，即可調(diào)節(jié)衡器的角差。下圖為一個由2個傳感器組成的衡器的接線盒原理圖。

12、 18第18頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 接線盒的電原理圖E1Ro1R11R21R12R22E2Ro2雙傳感器接線盒 儀表模擬信號19第19頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述20第20頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 * 檢定時的角差測試及調(diào)節(jié) 在秤臺安裝傳感器的地方放置規(guī)定數(shù)量的測試砝碼，通常測試砝碼的 重量應(yīng)為秤滿量程的1/（n-1)，其中n為傳感器數(shù)量。 角差的調(diào)節(jié)方法 將測試砝碼放置在某個傳感器上方，調(diào)節(jié)接線盒中和該傳感器對應(yīng)的 電位器，順時針旋轉(zhuǎn)使重量讀數(shù)增加，逆時針旋轉(zhuǎn)使重量讀數(shù)減少。使 得當(dāng)測試砝碼放置在各傳感器上方時，各角的誤差符合該重量下規(guī)定的 允差。21第21頁，共

13、54頁。衡器基本知識衡器概述 AJB-005接線盒電位器22第22頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述衡器的主要檢定項目 * 角差試驗 將相當(dāng)于滿量程的1/（n-1)的砝碼分別加載在每個傳感器上方及秤臺中央 誤差不能超過該稱量點的允差。 * 稱量點誤差試驗 測試衡器在各個稱量點的誤差是否符合要求。 稱量點的個數(shù)：至少5個，其中包括最小稱量、最大稱量及允差突變點。 加載、卸載至少一次。例如，對于30t的汽車衡，空秤、200kg、5t、20t和 30t是一定要測試的。 23第23頁，共54頁。衡器基本知識衡器概述 * 鑒別力試驗 一般在3個不同的稱量點（例如最小稱量，1/2稱量及最大稱量點）進 行衡

14、器的鑒別力試驗。試驗時，將相當(dāng)于1.4 d的砝碼輕輕放置在秤臺上， 觀察儀表的讀數(shù)應(yīng)發(fā)生改變。 * 重復(fù)性試驗 檢驗秤的重復(fù)性。一般在1/2滿量程點進行，可以使用實際車輛進行， 讓車輛停在秤的同一位置，連續(xù)3次，其中最大值和最小值之差不能超過 該稱量點最大允許誤差的絕對值。24第24頁，共54頁。內(nèi)容提要衡器概述稱重傳感器稱重儀表小結(jié)25第25頁，共54頁。衡器基本知識稱重傳感器 傳感器簡介 電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理 貼在彈性體上的4個應(yīng)變電阻（R1-R4)組成惠斯登電橋，電橋的供橋電壓E由儀表提供，當(dāng)傳感器受到外力作用時， 電橋輸出端（C,D)就有電壓信號輸出， 其大小和外力成正比。 幾個主

15、要指標 額定容量：傳感器允許受到的最大作用力。 單位：kg, t等,例如100kg, 30t。 靈敏度：設(shè)傳感器的激勵電壓為1V，當(dāng)它 受到額定容量的作用力時的輸出信號。 單位：mV/V.例如GD傳感器的靈敏度為2mV/V，RB傳感器的靈敏度為1mV/V. ER1R2R3R4ABDC26第26頁，共54頁。衡器基本知識稱重傳感器 輸入阻抗：由A-B端看進去的等效阻抗，例如GD傳感器的輸入阻抗為1160歐姆。RB傳感器的輸入阻抗為387歐姆。傳感器的輸入阻抗和儀表能帶的傳感器數(shù)量有關(guān)。 輸出阻抗：由C-D端看進去的等效阻抗，例如GD傳感器的輸出阻抗為1000歐姆。RB傳感器的輸出阻抗為387歐姆

16、。傳感器的輸出阻抗和衡器的角差有關(guān)。 測量傳感器的輸入和輸出阻抗也是判斷傳感器好壞的手段之一。 非線性 滯后 蠕變27第27頁，共54頁。衡器基本知識稱重傳感器GD-30傳感器28第28頁，共54頁。內(nèi)容提要衡器概述稱重傳感器稱重儀表小結(jié)29第29頁，共54頁。衡器基本知識儀表儀表的基本組成及功能 將傳感器輸出的模擬信號進行放大、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，顯示重量，并通過接口和外設(shè)聯(lián)系。顯示鍵盤稱重儀表 秤臺接口模擬傳感器數(shù)字傳感器 放 大 濾波 模數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理外部設(shè)備30第30頁，共54頁。衡器基本知識儀表31第31頁，共54頁。衡器基本知識儀表 動態(tài)檢測 用于判斷重量數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定。判斷依據(jù)

17、： * 動態(tài)范圍 0 0.5d 1.0d 2.0d 3.0d * 檢測時間 0 0.3 S 0.5 S 0.7 S32第32頁，共54頁。衡器基本知識儀表 * 檢測過程: 設(shè)動態(tài)范圍取0。5d，檢測時間取0.3S. 如果儀表在0.3秒內(nèi)（即下圖中第 n次到第 n+3 次）檢測到的重量的最大值和最小值之差 0。5d，則儀表認為秤已處于“穩(wěn)態(tài)”，否則秤處于“動態(tài)”?！皠討B(tài)”時儀表禁止“清零”、“去皮”和“打印”操作。儀表主界面上有“動態(tài)”顯示標志。 下圖中設(shè)儀表的取樣率為10次/秒。t（次數(shù)）WN+1N+2N+3N+433第33頁，共54頁。衡器基本知識儀表 數(shù)字濾波 為了提高儀表顯示的穩(wěn)定性，儀

18、表軟件對檢測到的重量數(shù)據(jù)進行“平滑”處理，例如對數(shù)據(jù)采取“移動平均”的方法進行處理。 注意：濾波越重，則顯示數(shù)據(jù)越穩(wěn)定，但儀表對外界重量變化的反應(yīng)越慢。 濾波參數(shù)選擇 * 選擇濾波程度，例如參數(shù)有0、1、2、3、4。濾波程度從左至右為 輕重。一般先取1。 34第34頁，共54頁。衡器基本知識儀表 自動零跟蹤（AZM） 作用：對由于環(huán)境溫度變化等因素引起的系統(tǒng)緩慢的、微小的重量信號變 化，儀表能自動維持顯示毛重零。 * 零跟蹤閾值（窗口）：可選 0， 0.5d, 1.0d, 2.0d, 3.0d * 零跟蹤速率：0.1d/s * 零跟蹤累計范圍： 4 % FS35第35頁，共54頁。衡器基本知識

19、儀表 零中心（零位） 表示系統(tǒng)偏離“零點”的程度。設(shè)衡器的分度值為10kg。 則當(dāng)儀表檢測到-5kg重量 5kg時，儀表顯示0kg； 當(dāng)儀表檢測到-2.5kg重量 2.5kg時，儀表顯示0kg且“零中心”標 志點亮。 一般應(yīng)在“零中心”標志點亮?xí)r車輛上秤。36第36頁，共54頁。衡器基本知識儀表 A/D采樣速率 指儀表每秒鐘進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的次數(shù)。 靜態(tài)稱重：10次以下即可 動態(tài)稱量：20次以上。動態(tài)軸重秤的A/D采樣速率為10000次/ 秒。 顯示更新速率 指儀表每秒鐘更新顯示的次數(shù)。37第37頁，共54頁。衡器基本知識儀表 儀表基本功能 去皮（包括清皮） 清零 打印 * 去皮（包括清皮） #

20、毛重、皮重和凈重 # 去皮方式 手動去皮 按鈕去皮：皮重在秤臺上時按“去皮”鍵，儀表顯示凈重零 鍵盤去皮（數(shù)字去皮）：儀表顯示毛重時，由鍵盤輸入皮重值， 再按“去皮”健，儀表顯示凈重。38第38頁，共54頁。衡器基本知識儀表 # 清皮 在凈重顯示方式下，按儀表”清皮“鍵，儀表回到毛重顯示方式。 39第39頁，共54頁。衡器基本知識儀表 * 清零 在毛重顯示狀態(tài)下，若儀表顯示不為零，可按“清零”鍵使儀表顯示毛重零。 # 清零方式和清零范圍 手動清零：按儀表“清零”鍵。清零范圍：4%FS。 半自動清零（開機自動清零）：儀表通電后自動清零。清零范圍：20%FS。 # 清零和去皮的不同 清零：清零操作

21、后，儀表顯示毛重零，毛重稱量范圍為FS。 去皮：去皮操作后，儀表顯示凈重零，凈重稱量范圍相應(yīng)縮小。40第40頁，共54頁。衡器基本知識儀表 * 打印 #打印方式 手動打?。喊磧x表“打印”鍵啟動儀表輸出數(shù)據(jù)。 打印內(nèi)鎖：稱重數(shù)據(jù)穩(wěn)定且超過規(guī)定的最小打印重量，按“打印”鍵，儀表輸出一次重量數(shù)據(jù)；這時，只有當(dāng)重量回到規(guī)定的復(fù)位重量（小于最小打印重量）以下，而后回到最小打印重量以上且穩(wěn)定時，才能按儀表“打印”鍵進行另一次打印，以避免發(fā)生人為差錯。 自動打?。汗δ芎痛蛴?nèi)鎖基本相同。區(qū)別在于當(dāng)打印內(nèi)鎖時要按“打印”鍵，而自動打印時不用按“打印”鍵，只要符合條件，儀表自動輸出數(shù)據(jù)，且“打印”鍵禁止。 外設(shè)

22、通過串口向儀表發(fā)送單個ASC II碼字符“P”。 儀表輸入端和地之間短接。41第41頁，共54頁。衡器基本知識儀表 儀表接口 接口：儀表通過接口和外設(shè)發(fā)生聯(lián)系。 常見接口類型 數(shù)據(jù)接口 預(yù)置點接口 模擬量輸出接口 PLC專用接口42第42頁，共54頁。衡器基本知識儀表 數(shù)據(jù)接口 用于儀表和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)和命令。 數(shù)據(jù)接口分類： 串行接口 RS232 RS485/422 20mA電流環(huán) 并行接口：Centronics43第43頁，共54頁。 * 串行接口 儀表和外設(shè)之間通常連接2-3根導(dǎo)線，傳送二進制信號“0”或“1”，如下圖所 示。 # RS232 傳送電壓信號。-12V表示“1”，+

23、12V表示“0”。衡器基本知識儀表 儀表 外設(shè) 儀表 外設(shè)TXDGNDRXD44第44頁，共54頁。衡器基本知識儀表 # 20mA電流環(huán) 傳送電流信號。有20mA電流表示“1”，無電流表示“0” # RS485/422 傳送電壓差信號。A高B低表示“1”，A低B高表示“0” 儀表 外設(shè)20mA+20mA-儀表 外設(shè)A或+B或-45第45頁，共54頁。衡器基本知識儀表 # 通訊協(xié)議 -波特率：每秒鐘發(fā)送的二進制位的位數(shù)。通常有300，600，1200，2400，4800， 9600等 -奇偶校驗：用于數(shù)據(jù)接收設(shè)備檢查數(shù)據(jù)的正確性。通常有 奇校驗：每個字節(jié)的8個二進制位中，“1”的個數(shù)是偶數(shù)。 偶

24、校驗：每個字節(jié)的8個二進制位中，“1”的個數(shù)是奇數(shù)。 無校驗：每個字節(jié)的8個二進制位中，最高位取“0” -字符校驗和：用于數(shù)據(jù)接收設(shè)備檢查數(shù)據(jù)的正確性。 在所發(fā)送的數(shù)據(jù)串的最后增加一個字符，它的取值為：求在它前面的所有字符的算術(shù)和，再取和的補碼，形成校驗和字符。 -起始位、數(shù)據(jù)位和停止位 例如，1個起始位，7個數(shù)據(jù)位，1個奇偶校驗位，1個停止位。46第46頁，共54頁。衡器基本知識儀表 # 各種數(shù)據(jù)接口的比較47第47頁，共54頁。衡器基本知識儀表 # 數(shù)據(jù)傳送方式 -命令方式：儀表收到打印命令后發(fā)送一次數(shù)據(jù)，一般用于和打印機連接。 -連續(xù)方式：儀表每顯示更新一次就發(fā)送一次數(shù)據(jù)，一般用于和大屏幕顯示器連接。 -主機通訊方式：一般用于一臺計算機和多臺儀表通訊，這時，通常使用RS485接口。 對儀表要求：有主機通訊功能，如8142Pro8 ,LynX等儀表。 -計算機向儀表發(fā)送地址和命令 -被指定的儀表向計算機發(fā)送數(shù)據(jù) 48第48頁，共54頁。衡器基本知識儀表六線制測量原理 由于環(huán)境溫度變化引起儀表與接線盒或秤臺之間的信號電纜芯線電阻的變化，使得傳感器兩端得到的激勵電壓也隨之改變，從而導(dǎo)致稱重誤差。 使用六線制測量原理，