《衡器基本知识》PPT课件.ppt

,衡器基本知识培训,衡器计量基础知识,内容提要,衡器概述称重传感器称重仪表小结,衡器基本知识-衡器概述,衡器分类 按照操作方式，衡器可分为非自动衡器及自动衡器两大类。非自动衡器 按照GB/T14250-2008衡器术语的规定，非自动衡器的定义如下：在称量过程中需要操作者的干预，以确定称量结果是否可接受的衡器。注1：“确定称量结果是否可接受”（和上述表达一致）包括由操作者对影响称量结果所采取的任何人为活动，诸如，当示值稳定时所采取的行动或调整称量载荷的质量，同时还包括对观察到的每一个称量结果的示值或给出的打印输出做出取舍的决定。在非自动称量过程中允许操作者在称量结果不能被接受的情况下，采取行动（调整载荷、单价，确定载荷是否可接受等）影响称量结果。例如：静态汽车衡、静态轨道衡、计价秤等属于非自动衡器。自动衡器 按照GB/T14250-2008衡器术语的规定，自动衡器的定义如下：在称量过程中不需要操作者干预，并能按照预定的处理程序自动工作的衡器。例如，动态汽车衡、动态轨道衡及动态轴重秤等属于自动衡器。本文所涉及的范围是非自动衡器，以下简称衡器。,衡器基本知识-衡器概述,衡器基本组成 承载器（秤台）-承载称重物体，传递重量。传感器-将重量转换成电信号（电压、电流或数字信号等）。仪表-将传感器输出的电信号进行处理，而后显示重量，处理键盘操作，并通 过接口和外设联系。注：接线盒起传感器信号汇总及调节衡器角差的作用。,衡器基本知识-衡器概述,衡器基本组成框图,秤台,传感器,接线盒,仪表,外设（例如计算机）,传感器,传感器,传感器,衡器基本知识-衡器概述,衡器基本计量参数：满量程（FS)分度值(d)分度数(n)满量程：衡器的最大称量范围。例如，30吨汽车衡的满量程是30000kg。分度值：仪表显示重量的最小间隔,例如30吨汽车衡的分度值是10kg。国际法制计量组织（OIML）的76号国际建议（R76）规定，分度值应该取1、2、5X10k，其中K为正整数、负整数或0。例如：.,0.1,0.2,0.5,1,2,5,10,20,50,.分度数：分度数 满量程/分度值,衡器基本知识-衡器概述,分度值典型配置举例：满量程（kg)=分度数 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 100 300000=3000 X 100,衡器基本知识-衡器概述,其它相关术语：检定分度值e：衡器检定时使用的分度值。显示分度值d：衡器正常使用时显示的分度值。一般情况下 e=d。内分度值：衡器调试时使用的分度值，对于MT集团的产品，通常 1d=10个内分度值。衡器的显示重量由内分度值 四舍五入得到。A/D脉冲数（Raw counts)：放大了的模拟重量信号（电压）经A/D转换后的原始脉冲数，一般在衡器调试或维护时 使用。,衡器基本知识-衡器概述,非自动衡器的准确度 非自动衡器的准确度 R76国际建议将衡器按准确度分成四级：（I)级-特种准确度衡器，一般用于实验室分析(II)级-高准确度衡器，用于油漆配料等要求高精度称量的场合。(III)级-中等准确度衡器，用于贸易结算。(IIII)级-普通准确度衡器，一般用于单位内部结算或工艺秤。,衡器基本知识-衡器概述,非自动衡器的准确度划分 主要根据分度数划分,衡器基本知识-衡器概述,（III）级衡器的允差,称量范围（d）,允差（d）,500,2000,3000,0.5,1.0,1.5,-0.5,-1.0,-1.5,（III）级衡器的允许误差表,注1：上述误差发生突变的称量点称为误差突变点或闪变点注2：为了保证衡器的相对误差不致过大，规定衡器最小称量点为20d。,衡器基本知识-衡器概述,衡器的误差分配 设衡器的误差为P，传感器的误差为P1，仪表的误差为P2，机械的误差为 P3，根据误差理论，有 P2 P12+P22+P32 R76规定 P1=0.7（模拟传感器）P2=0.5（仪表）P3=0.5（承载器）对于数字传感器，P1=0.8,P2=0，P3=0.5。,衡器基本知识-衡器概述,衡器误差的测试方法*衡器的内分度值：仪表显示的重量读数应是衡器分度值的整数倍，但是，为了保证精度，仪表内部通常可检测到分度值的1/10，称之为内分度值，即 1个分度值=10个内分度值。仪表检测到的重量的内分度数经四舍五入（化 整），即得到仪表显示的重量读数。例如，对于30t的汽车衡，其显示分度值为10kg，其内分度值为1kg，即仪 表实际分辨率为1kg。如果仪表实际检测到的重量为134kg，则仪表的显示重 量为130kg.如果仪表实际检测到的重量为135kg，则仪表的显示重量为 140kg。,衡器基本知识-衡器概述,*误差测试方法-感量法 对于数字指示的衡器利用闪变点法确定衡器的化整误差,方法如下:对于某一载荷L记录下的其示值I。连续加放如0.1d的附加砝码，直到 明显地增加一个分度值，变为(I+d)。加到承载器上的附加载荷L。可用下 述公式得到化整前的示值P：P=I+0.5d-L 化整前的误差是：E=PL=I+0.5d-LL,衡器基本知识-衡器概述,例如：一台分度值d为10kg的衡器，加1000kg载荷，示值为1000kg。然后依次加1kg砝码。当附加载荷为3kg时，示值由1000kg变化到1010kg。将这些数值代入上述公式，得：P=(1000+53)kg=1002kg 这样，化整前的实际示值是1002kg，则化整前的误差为：E=(10021000)kg=+2kg-扩展显示法 将仪表置于扩展显示方式，仪表将显示内分度数。仪表显示的重量和标准砝码的 差值即衡器的误差。*检定时称量点的误差测试 对于车辆衡，各称量点的允许误差见前面的允许误差表。,衡器基本知识-衡器概述,衡器的偏载误差-角差 以30t的轴重秤为例，秤台的四角各安装了一个传感器。由于传感器参数的不一致性，当被称物体处在秤台的不同位置时，仪表得到的传感器输出信号会有微小的差别，应设法控制这种差别的范围，使其不致影响秤的计量性能。由于传感器在出厂前的参数已经确定，无法在现场进行改变，因此只能从 外部进行调节。接线盒的作用之一就是进行角差调节。,衡器基本知识-衡器概述,产生角差的原因及消除角差的方法 下图为一个由2个传感器组成的系统，E1、RO1分别是传感器1的等效信号源及输出阻抗，E2、RO2分别是传感器2的等效信号源及输出阻抗。很容易得出角差为零的条件是：E1/RO1=E2/RO2。,E2 R02,E1 RO1,仪表,传感器2,传感器1,衡器基本知识-衡器概述,角差调节原理 由于传感器在出厂前的参数已经确定，无法在现场进行改变，因此只能从外部进行调节。接线盒的作用之一就是进行角差调节。计算证明，只要组成多传感器系统的各传感器的灵敏度与传感器的输出阻抗之比一致，即可消除衡器的角差。为此，在接线盒中每个传感器的输出端接入一个电阻网络，通过调节该电阻网络中的电位器，即可调节衡器的角差。下图为一个由2个传感器组成的衡器的接线盒原理图。,衡器基本知识-衡器概述,接线盒的电原理图,衡器基本知识-衡器概述,衡器基本知识-衡器概述,*检定时的角差测试及调节 在秤台安装传感器的地方放置规定数量的测试砝码，通常测试砝码的 重量应为秤满量程的1/（n-1)，其中n为传感器数量。角差的调节方法 将测试砝码放置在某个传感器上方，调节接线盒中和该传感器对应的 电位器，顺时针旋转使重量读数增加，逆时针旋转使重量读数减少。使 得当测试砝码放置在各传感器上方时，各角的误差符合该重量下规定的 允差。,衡器基本知识-衡器概述,AJB-005接线盒,电位器,衡器基本知识-衡器概述,衡器的主要检定项目*角差试验 将相当于满量程的1/（n-1)的砝码分别加载在每个传感器上方及秤台中央 误差不能超过该称量点的允差。*称量点误差试验 测试衡器在各个称量点的误差是否符合要求。称量点的个数：至少5个，其中包括最小称量、最大称量及允差突变点。加载、卸载至少一次。例如，对于30t的汽车衡，空秤、200kg、5t、20t和 30t是一定要测试的。,衡器基本知识-衡器概述,*鉴别力试验 一般在3个不同的称量点（例如最小称量，1/2称量及最大称量点）进 行衡器的鉴别力试验。试验时，将相当于1.4 d的砝码轻轻放置在秤台上，观察仪表的读数应发生改变。*重复性试验 检验秤的重复性。一般在1/2满量程点进行，可以使用实际车辆进行，让车辆停在秤的同一位置，连续3次，其中最大值和最小值之差不能超过 该称量点最大允许误差的绝对值。,内容提要,衡器概述称重传感器称重仪表小结,衡器基本知识-称重传感器,传感器简介 电阻应变式称重传感器原理 贴在弹性体上的4个应变电阻（R1-R4)组成惠斯登电桥，电桥的供桥电压E由仪表提供，当传感器受到外力作用时，电桥输出端（C,D)就有电压信号输出，其大小和外力成正比。几个主要指标 额定容量：传感器允许受到的最大作用力。单位：kg,t等,例如100kg,30t。灵敏度：设传感器的激励电压为1V，当它 受到额定容量的作用力时的输出信号。单位：mV/V.例如GD传感器的灵敏度为2mV/V，RB传感器的灵敏度为1mV/V.,衡器基本知识-称重传感器,输入阻抗：由A-B端看进去的等效阻抗，例如GD传感器的输入阻抗为1160欧姆。RB传感器的输入阻抗为387欧姆。传感器的输入阻抗和仪表能带的传感器数量有关。输出阻抗：由C-D端看进去的等效阻抗，例如GD传感器的输出阻抗为1000欧姆。RB传感器的输出阻抗为387欧姆。传感器的输出阻抗和衡器的角差有关。测量传感器的输入和输出阻抗也是判断传感器好坏的手段之一。非线性 滞后 蠕变,衡器基本知识-称重传感器,GD-30传感器,内容提要,衡器概述称重传感器称重仪表小结,衡器基本知识-仪表,仪表的基本组成及功能 将传感器输出的模拟信号进行放大、A/D转换及数据处理，显示重量，并通过接口和外设联系。,衡器基本知识-仪表,衡器基本知识-仪表,动态检测 用于判断重量数据是否稳定。判断依据：*动态范围 0 0.5d 1.0d 2.0d 3.0d*检测时间 0 0.3 S 0.5 S 0.7 S,衡器基本知识-仪表,*检测过程:设动态范围取0。5d，检测时间取0.3S.如果仪表在0.3秒内（即下图中第 n次到第 n+3 次）检测到的重量的最大值和最小值之差 0。5d，则仪表认为秤已处于“稳态”，否则秤处于“动态”。“动态”时仪表禁止“清零”、“去皮”和“打印”操作。仪表主界面上有“动态”显示标志。下图中设仪表的取样率为10次/秒。,衡器基本知识-仪表,数字滤波 为了提高仪表显示的稳定性，仪表软件对检测到的重量数据进行“平滑”处理，例如对数据采取“移动平均”的方法进行处理。注意：滤波越重，则显示数据越稳定，但仪表对外界重量变化的反应越慢。滤波参数选择*选择滤波程度，例如参数有0、1、2、3、4。滤波程度从左至右为 轻-重。一般先取1。,衡器基本知识-仪表,自动零跟踪（AZM）作用：对由于环境温度变化等因素引起的系统缓慢的、微小的重量信号变 化，仪表能自动维持显示毛重零。*零跟踪阈值（窗口）：可选 0，0.5d,1.0d,2.0d,3.0d*零跟踪速率：0.1d/s*零跟踪累计范围：4%FS,衡器基本知识-仪表,零中心（零位）表示系统偏离“零点”的程度。设衡器的分度值为10kg。则当仪表检测到-5kg重量 5kg时，仪表显示0kg；当仪表检测到-2.5kg重量 2.5kg时，仪表显示0kg且“零中心”标 志点亮。一般应在“零中心”标志点亮时车辆上秤。,衡器基本知识-仪表,A/D采样速率 指仪表每秒钟进行模数转换的次数。静态称重：10次以下即可 动态称量：20次以上。动态轴重秤的A/D采样速率为10000次/秒。显示更新速率 指仪表每秒钟更新显示的次数。,衡器基本知识-仪表,仪表基本功能 去皮（包括清皮）清零 打印*去皮（包括清皮）#毛重、皮重和净重#去皮方式 手动去皮 按钮去皮：皮重在秤台上时按“去皮”键，仪表显示净重零 键盘去皮（数字去皮）：仪表显示毛重时，由键盘输入皮重值，再按“去皮”健，仪表显示净重。,衡器基本知识-仪表,#清皮 在净重显示方式下，按仪表”清皮“键，仪表回到毛重显示方式。,衡器基本知识-仪表,*清零 在毛重显示状态下，若仪表显示不为零，可按“清零”键使仪表显示毛重零。#清零方式和清零范围 手动清零：按仪表“清零”键。清零范围：4%FS。半自动清零（开机自动清零）：仪表通电后自动清零。清零范围：20%FS。#清零和去皮的不同 清零：清零操作后，仪表显示毛重零，毛重称量范围为FS。去皮：去皮操作后，仪表显示净重零，净重称量范围相应缩小。,衡器基本知识-仪表,*打印#打印方式 手动打印：按仪表“打印”键启动仪表输出数据。打印内锁：称重数据稳定且超过规定的最小打印重量，按“打印”键，仪表输出一次重量数据；这时，只有当重量回到规定的复位重量（小于最小打印重量）以下，而后回到最小打印重量以上且稳定时，才能按仪表“打印”键进行另一次打印，以避免发生人为差错。自动打印：功能和打印内锁基本相同。区别在于当打印内锁时要按“打印”键，而自动打印时不用按“打印”键，只要符合条件，仪表自动输出数据，且“打印”键禁止。外设通过串口向仪表发送单个ASC II码字符“P”。仪表输入端和地之间短接。,衡器基本知识-仪表,仪表接口 接口：仪表通过接口和外设发生联系。常见接口类型 数据接口 预置点接口 模拟量输出接口 PLC专用接口,衡器基本知识-仪表,数据接口 用于仪表和外设之间传送数据、状态和命令。数据接口分类：串行接口 RS232 RS485/422 20mA电流环 并行接口：Centronics,*串行接口 仪表和外设之间通常连接2-3根导线，传送二进制信号“0”或“1”，如下图所 示。#RS232 传送电压信号。-12V表示“1”，+12V表示“0”。,衡器基本知识-仪表,仪表,外设,TXD,GND,RXD,衡器基本知识-仪表,#20mA电流环 传送电流信号。有20mA电流表示“1”，无电流表示“0”#RS485/422 传送电压差信号。A高B低表示“1”，A低B高表示“0”,衡器基本知识-仪表,#通讯协议-波特率：每秒钟发送的二进制位的位数。通常有300，600，1200，2400，4800，9600等-奇偶校验：用于数据接收设备检查数据的正确性。通常有 奇校验：每个字节的8个二进制位中，“1”的个数是偶数。偶校验：每个字节的8个二进制位中，“1”的个数是奇数。无校验：每个字节的8个二进制位中，最高位取“0”-字符校验和：用于数据接收设备检查数据的正确性。在所发送的数据串的最后增加一个字符，它的取值为：求在它前面的所有字符的算术和，再取和的补码，形成校验和字符。-起始位、数据位和停止位 例如，1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位。,衡器基本知识-仪表,#各种数据接口的比较,衡器基本知识-仪表,#数据传送方式-命令方式：仪表收到打印命令后发送一次数据，一般用于和打印机连接。-连续方式：仪表每显示更新一次就发送一次数据，一般用于和大屏幕显示器连接。-主机通讯方式：一般用于一台计算机和多台仪表通讯，这时，通常使用RS485接口。对仪表要求：有主机通讯功能，如8142Pro8,LynX等仪表。-计算机向仪表发送地址和命令-被指定的仪表向计算机发送数据,衡器基本知识-仪表,六线制测量原理 由于环境温度变化引起仪表与接线盒或秤台之间的信号电缆芯线电阻的变化，使得传感器两端得到的激励电压也随之改变，从而导致称重误差。使用六线制测量原理，即可避免上述误差。如图所示，仪表A/D转换的输出与传感器输出信号的大小成正比，而与A/d的基准电压VR成反比。从传感器激励端引出2根反馈线至仪表，并由此形成A/D基准电压，即基准电压和传感器实际得到的激励电压成正比。这样，当由于环境温度变化引起传感器实际得到的激励电压变化（假设降低）时传感器输出信号也随之变化（减小），从而要使A/D转换的输出减小；但另一方面，由于传感器激励电压的减小，使得A/D的基准电压减小，从而要使A/D转换的输出增加。上述两种影响互相抵消，从而使A/D转换输出保持不变。,衡器基本知识-仪表,六线制测量原理图,衡器基本知识-仪表,仪表的电磁兼容性 即仪表抗外界干扰的能力及对外界干扰的强度。抗外界干扰 根据R76号建议的要求，主要有以下几条。*电源电压低降*电源脉冲串干扰*空间电磁波干扰（RFI)*静电放电干扰 对外界干扰的强度*空间电磁场干扰*电源线传导干扰,衡器基本知识-衡器的兼容性,衡器的兼容性 衡器的兼容性是指当承载器和传感器、仪表组成一个称重系统时，按照非自动衡器或R76的要求，它们之间相互符合的程度。1）对传感器的兼容性（略）2)对仪表的兼容性（略）详见非自动衡器page98 Cn11sfiledeptcertificateproduct standardnational&industryGB_T 23111-2008.pdf,衡器基本知识-小结,概述 基本组成，分度数和分度值，衡器的准确度，角差，接 线盒等 称重传感器 原理，容量，灵敏度，输入和输出阻抗等 称重仪表 基本术语，基本功能，串行接口，六线制测量等,衡器基本知识,谢谢！,