稱重傳感器和直流采樣

    眾所周知，皮帶秤的一次電測(cè)量元件是稱重傳感器，它主要功能是把物理量轉(zhuǎn)換成電量，是稱重技術(shù)中的核心器件，由于我國(guó)稱重傳感器主要原理和制造技術(shù)，工藝流程已趨于成熟，大幅度提高了測(cè)量準(zhǔn)確度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性。作為一個(gè)應(yīng)用性很強(qiáng)的器件，解決其在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題可能是近年來(lái)各種稱重傳感器發(fā)展的一個(gè)明顯特點(diǎn)，其主要方法是將稱重傳感器與承載壓頭、底墊、安裝平臺(tái)等進(jìn)行技術(shù)密集型組合，各部件的制造材料、加工方法、熱處理工藝等均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的匹配，對(duì)傾斜載荷，溫度影響等也具有自動(dòng)修正能力。

稱重技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵是質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)計(jì)、制造技術(shù)則是稱重傳感器質(zhì)量的保證。

    由于稱重傳感器輸出的是直流信號(hào)，所以稱重儀表進(jìn)行的是直流采樣方法，直流采樣易于實(shí)現(xiàn)濾波、能輕而易舉地去掉信號(hào)中的高頻干擾，只要解決好參考點(diǎn)或地線浮動(dòng)所造成的干擾問(wèn)題，直流采樣的信號(hào)是比較穩(wěn)定的，用直流采樣方式經(jīng)放大器A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后所獲得的數(shù)據(jù)一致性較好。

    但直流采樣最大的缺陷是其信號(hào)的實(shí)時(shí)性差、被稱物料經(jīng)皮帶、稱架傳遞給稱重傳感器輸出直流信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)一定的濾波，最后才反映直流電壓信號(hào)的變化，因此從物料稱重至獲得直流電壓對(duì)應(yīng)變化之間時(shí)間滯后較大，這會(huì)影響轉(zhuǎn)換速率

數(shù)字化轉(zhuǎn)換器

    皮帶秤稱重傳感器傳統(tǒng)的輸出方式，是將電壓直流模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離輸送給稱重儀表，存在著線路長(zhǎng)產(chǎn)生信號(hào)的衰減和受干擾影響，造成信號(hào)失真、抗干擾能力差等因素，為了徹底地解決傳統(tǒng)模擬電壓信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送過(guò)程中存在的易受電磁干擾的被動(dòng)局面，我國(guó)10—14A高精度皮帶秤和IBs一901電子皮帶秤分別采用了10—150傳感器數(shù)字化轉(zhuǎn)換器和160現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字控制器。

    10—150傳感器數(shù)字化轉(zhuǎn)換器主要用來(lái)把稱重傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送，傳輸長(zhǎng)度可達(dá)1．6km。數(shù)字化轉(zhuǎn)換器主要由控制部分、A／D轉(zhuǎn)換部分和隔離模擬電量輸出部分、電源組件部分組成。

控制部分包括CPU、RAM、ROM和I／O電路。主要控制A／D轉(zhuǎn)換和電流輸出部分，并提供A／D轉(zhuǎn)換和串行數(shù)據(jù)輸出所需要的定時(shí)計(jì)數(shù)功能。

A／D轉(zhuǎn)換部分為稱重傳感器和放大電路提供激勵(lì)電壓和穩(wěn)定的電壓電源，并提供放大器稱重傳感器輸出的稱重模擬信號(hào)，同時(shí)還要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。

   A／D轉(zhuǎn)移器類型很多，有逐次逼近型、比較型、雙斜積分型、三斜積分型等等，它們的轉(zhuǎn)換速度、放大系數(shù)、轉(zhuǎn)換線性度以及轉(zhuǎn)換精度等技術(shù)參數(shù)各有特點(diǎn)。如逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器，其采樣數(shù)據(jù)的可信度較低，由于逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí)間短，其中采樣時(shí)間約占轉(zhuǎn)換過(guò)程的十分之一，只有l(wèi)～10s。由此可見、逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器每次采到的數(shù)據(jù)只代表連續(xù)渡形中某一個(gè)點(diǎn)的信息，這個(gè)點(diǎn)可能是高次諧波的峰點(diǎn)，也可能是高次諧波的谷點(diǎn)，這對(duì)數(shù)據(jù)處理和提高準(zhǔn)確度都是相當(dāng)不利的。而采用積分型A／D轉(zhuǎn)換器，則采樣數(shù)據(jù)的可信度比較高，但轉(zhuǎn)換過(guò)程較長(zhǎng)，約在十到幾十個(gè)ms，其中采樣時(shí)間約占轉(zhuǎn)換過(guò)程的四分之一或二分之一。重要的是在采樣期內(nèi)，電路對(duì)波形進(jìn)行連續(xù)積分，通過(guò)積分濾去了高頻諧波，可以得到較好的數(shù)據(jù)。從信息量的角度分析，積分型A／D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)據(jù)代表了一塊面積，信息量比逐次逼近型要多得多，因此該模數(shù)轉(zhuǎn)換采用了改進(jìn)型雙斜技術(shù)，其分辨率為2“。該單元還具有信噪抑制電路和查找故障診斷電路。

模擬電量輸出部分，是由控制部分控{5j產(chǎn)生隔離電流或電壓輸出信號(hào)作為模擬顯示或控制使用、電流輸送有0～5mA、0～20mA、4～20mA，電壓輸出有0～5V和1～5V的模擬信號(hào)，這些信號(hào)與稱重傳感器的輸出信號(hào)成比例關(guān)系。

    160現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字控制器的功能是完成電壓信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，采用了IN—TEL8031單片機(jī)芯片。采用數(shù)字量信號(hào)傳輸大大增強(qiáng)了遠(yuǎn)距離傳輸中的抗電磁干擾能力。