数字式汽车衡的应用浅析

山东省莱芜市计量检定测试所　张　停



数字式汽车衡的应用浅析

山东省莱芜市计量检定测试所张停

【摘要】数字式汽车衡由于调试简单并且具有超强的适应现场能力和防作弊能力强等优点得到了广泛的应用，但就其使用褒贬有异。本文就其工作原理、传感器的安装、角差调试、核查、维修等几个方面进行了论述，阐述了自己在应用中几点看法。

【关键词】数字式称重传感器；数字式汽车衡；数字通讯协议；

通讯地址；角差修整；重复性；鉴别力

0　引言

数字式汽车衡因为采用数字称重技术，以其安装调试简单并且具有超强的适应现场能力和防作弊能力强等优点在贸易结算中崭露头角，成为称重系统的首选和新宠。在长期的运行中准确和稳定，使其各项功能得到了淋漓尽致的展现，笔者多年来从事衡器的检定工作，在此谈点个人的看法和见解。

1　数字式汽车衡与传统的模拟汽车衡在构成方式上有很大不同

第一，数字式汽车衡的仪器仪表与传感器之间的接口一般都采用数字通讯接口，采用总线结构，便于多个称重传感器的应用，协议传输，高速且具通信纠错能力，保证了数据快速可靠传输，仪表直接接收的数字信号，传输线长度可达1000多米，输出信号电压为3伏～4伏，提高了抗干扰能力，并且加快了通信速度。另外数字传感器的核心处理器CPU对各种环境参数变化引起的弱小误差能自动进行计算和修正，提高了系统防雷击能力。由于通讯协议属厂家专利具有较强的保密性，有效的实现了防作弊；而一般的模拟式汽车衡的仪器仪表与传感器之间的接口是采用的模拟接口，仪器仪表接收传感器的信号是模拟的、毫伏级的，一般只有不大于30米传输距离。第二，数字式汽车衡接收的信号是数字的，调整角差时，通过软件的处理自动完成，免去了反复加载砝码的麻烦，非常简便快捷。然而模拟式汽车衡为了实现角差调整的目的需要调整接线盒中的电位器，费力费时很容易作弊。数字式汽车衡的优越性主要来自于数字式称重传感器，其内部工作原理大致分为四步。如图1所示：

图1

（1）传感器的毫伏信号是直接从应变计输出到了放大器的前端。可以采用长度小于10毫米的信号专用导线，最大程度地降低了电磁信号干扰，保证了导线不会引入较大的误差。

（2）模拟信号通过放大器放大后传到A/D转换器。采用的是最高精度的24位A/D转换器，分辨率可达到6 × 10-8。由于没有任何损耗保证了模拟段的信号不会受到任何干扰，从而使信号转换不会产生误差。

（3）A/D转换器输出的数据是由核心处理器CPU进行计算和处理的。主要是对环境条件的变化而引起的称量线性、零点、灵敏度、滞后性、蠕变性等的弱小误差进行补偿。

（4）CPU处理好的数据通过RS485接口输出。

2　数字式汽车衡的安装方式

数字式汽车衡与模拟式汽车衡的秤体安装要求是一样的，基础结构同样分为无基坑和浅基坑两种，传感器的安装必须遵循传感器厂家提供的安装方法。对于多秤台的电子汽车衡，应按顺序依次安放连接。安装好的秤台确认是否水平。数字称重传感器的安装连接应严格对号就位，每一只传感器的地址编号是唯一，为了满足维修和调试的需要，应及时记录下每个传感器的地址编号与称台的安装位置相对应以及每个不同地址编号的传感器与接线盒里的导线的对应连接位置，便于以后的检查和维护。安装完毕，确认相关线路连接无误，按程序进入称重状态，在数字式汽车衡的秤台上尽量用接近其满量程的重物（可用汽车配载砝码）来回压6次，确定秤台各部分是否稳固和传感器能否垂直受力。压完后要确保数字式汽车衡可靠回零，如果回零不好，需要进一步检查传感器和秤台的安装是否有问题，会不会是由于基础存在不实的问题，等各种问题解决完成以后再用以上方法重压，直到能够稳定的回零。整个秤体能够理想的回零后，将传感器输出系数恢复初始值，用查看空秤时每个传感器输出的内码值的办法来检查各个传感器的受力情况，秤体不平衡，仅靠仪表自动和人工偏载调节是不行的，可以通过增减垫片的方式结合内码值显示，把秤台调节平衡。方法是将秤台看作是一质量分布均匀的整体，因为秤台本身自重作用在各支承点上传感器所受的力是不同的，并且秤台的特殊结构使得安装在秤台中间的传感器受力比两边的传感器受力要大（大致可以看作是2：1的关系）。现举例说明一下：用安装了8个数字式传感器的数字式汽车衡秤体，每个传感器的地址编号分别为1～8，安装位置分别分布在八个位置，如图2所示。

图2

评估方法：只有在空秤状态下通过查看各传感器内码，只有是满足以下三点，就能说明秤台的传感器受力良好，安装符合要求：

（1）角位一和二、三的和四、五和六以及角位七和角位八内码相差应控制在10%以内，当然内码相差越小越好。

（2）角位一、二、七、八之间以及角位三、四、五、六之间的内码相差也应分别在10%以内。

（3）角位一、二、七、八码值约为角位三、四、五、六的码值1/2左右。

4个和6个或10个以上数字式传感器的数字式汽车衡也适用于上述评估办法。当前面所有工作完成后，就可以开始对数字式汽车衡进行相应计量性能测试。

3　数字式汽车衡的性能调试

计量性能测试程序同模拟汽车衡相同，在此不作赘述。仅以与模拟秤不同调试方法的角差修正作简要阐述。

数字式汽车衡的角差修正：压角前最好对仪表进行一次简单的标定。根据初步重复性测试误差的大小确认标定最小砝码量。一般数字式汽车衡仪表提供手动和自动两种角差修正方法：自动角差修正需要充足的恒定的压角载荷量，操作一气呵成，简便快捷，但需重复进行；手动角差修正依据各承重点示值大小情况对角差系数直接修正，调整幅度凭操作者经验，易造成秤体横向差。最好的办法是先对角差进行自动修正，再用手动的方法微调修正，可以得到非常好的的校正结果。非常关键的步骤就是对角差调节，绝对是不允许省略的。数字指示秤检定规程中有具体的要求，用大质量的砝码进行角差修正要比用小质量砝码组合角差修正的效果要好得多。如果采用小砝码就应该均匀分布，如果采用大砝码就要放在区域中心位置。对于有N个承重点的数字式汽车衡，角差（偏载）的检定要将最大称量1／(N一1)的砝码分别均匀地放在1／N承重台板上。

注意过程中不得调整零位，只能在空秤调整好后调整一次零位，角差调整在不具备标准砝码的条件下，可用恒定替代物代替。因为角差调整的目的只是求得各承重点输出的一致性，并不是示值准确性。

4　数字式汽车衡的维修：仪表自诊断功能及时提供了传感器实时监测数据，方便快捷的找出问题点

（1）通过查看传感器输出，确认传感器好坏。

（2）利用手动编址功能，查寻传感器是否在线工作。

（3）查看传感器角差常数、零点系数、量程系数确认秤运行状态。

（4）通过日志文件查看：过载、校秤、可掌握秤使用中过载情况和校秤时间，及时掌控秤运行状态。

5　数字电子汽车衡的在线应用

（1）采用托利多的数字式不锈钢激光焊密封传感器，防水防腐能力强，精度等级为C4，使用寿命长。采用军标航空插头把传感器和电缆线分成了两个相互独立的结构单元，有利于传感器和电缆的更换。电缆线的长度对是数字信号的传输不会产生影响，因此可以根据需要确定电缆线的长度，不会影响到测量的精度。在应用中减少了调试及应用成本（如调试角差方便），并且数字传感器具有不间断工作和自诊断等功能，大大降低了停机的时间，使系统的可靠性得到了保障。但是在高温、潮湿或腐蚀性强的环境下不宜采用这种航空接插件，因接插件易氧化导致接触不良，造成设备故障。

（2）称重传感器在选用时应依据各计量点所处的实际工作环境，合理选用，不要盲目追求高价位或高等级。总之实用就是最好，再加上必要的防护措施，就能达到理想的称量效果。

（3）从调试实践中得出的经验来说，通常不会使用大吨位砝码对上百吨的大型电子汽车衡进行角差的调节，这主要是从成本方面考虑的。从整个秤的精度来讲，通过利用添加小砝码做鉴别力测试，观察仪表闪变点或借助仪表内码显示都可以达到很好的偏差调整效果。注意：只要调过角差，在使用时必须重新进行称量标定。

（4）在检定中应该取消或打破零位跟踪功能，检定前应该先确定零中心位置。 在检定过程中应充分考虑外部环境的影响，诸如：天气、风力、秤体周边振动、磁场干扰、供电源是否稳定等。

（5）日常核查比对工作：利用两辆不同恒定重量短轴重载车（30吨左右、60吨左右）每月进行三次汽车衡比对工作，30吨、60吨左右车辆分别双向上磅压段，找出超差段点，然后双车共同上磅进行总量比对，两项工作共确认了30吨左右、60吨左右、90吨左右三个称量点的准确性，综合评定分析后直接修正传感器输出内码值可快速消除段差合称量的非线性。

6　结束语

随着电子科学技术日新月异的发展，数字式称重技术已趋于成熟，鉴于其诸多便利和优点，已被越来越多的使用单位接收和青睐，在实际的应用中会得到进一步的肯定，值得广泛推广和应用的。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局.数字指示秤检定规程(JJG539-97)[S].北京:中国计量出版社,1997.

张停（1972-），男，山东莱芜人，大学本科学历，学士学位，高级工程师，主要研究方向：计量检测技术。

作者简介：