我縣有一個企業往西藏某地運送一批建筑材料, 在我縣用吊鉤秤稱得為60噸,吊鉤秤隨車前往西藏, 在西藏仍用此吊鉤秤稱量,結果卻比原值減少300公 斤。用同一臺吊鉤秤稱量這批貨物,稱得的結果卻存 有誤差。因為西藏海拔高、緯度低導致了產生的重力 加速度不同,這樣就影響了兩家企業的公平交易。
我國目前使用的電子秤,稱量顯示的都是物體的 重量。為了減小不同地區因重力加速度不同而造成稱量 數據與物體實際質量的誤差,我國特別規定,要求在一 定地區內,對電子秤的測量值進行修正。如何解決不同 地區因重力加速度不同而給電子秤稱量帶來的誤差,使電子秤在不同地區稱量出的數值更接近其質量,更具有 可比性,現提出對電子秤結構的改進方法。
設立一已知重量的標準物體進行比較,在稱量前 先確定電子秤的標準值。要想確保電子秤在不同地區 稱量出的數值具有可比性,就需要對電子秤結構進行 改造,減少重力加速度對重量的影響,使之與使用普 通機械秤一樣稱量出物體的質量。
電子秤稱量原理框圖如圖1所示。
從圖1可以看出,被稱物體放在傳感器上后,由于 重量(重力)作用使傳感器產生一個模擬信號,經放 大、濾波進入A/D轉換器,轉換為數字信號送到顯示器顯示出物體的重量值。這個數值由于傳感器是受重力 作用產生的信號轉化而來的,因此與重力加速度有 關,受不同地區重力加速度大小的影響,不同地區內 稱量出的重量值,可比性降低。
圖2為改造后的電子秤稱量原理框圖。
圖2與圖1相比,多了標準物體A、傳感器1、多路開 關K、比較器,A/D轉換過程中多了確定最小量化單位 的過程。整個系統的工作過程是:當打開儀器電源時,
儀器首先進入自校準過程(或設立一個校準鍵,隨時 可以進行校準),標準物體A (假設質量為50g)放置在 已經過清零的傳感器1上(傳感器稱量范圍為0g~50g)。此時,多路開關K對傳感器1閉合、對傳感器2打 開,將傳感器1產生的信號傳送給下級^放大器^濾 波器一>采樣保持一>A/D轉換器一>顯示器。此時,顯示器 顯示值為M#。此值要人為設置為固定值,當顯示值與 固定值不一致時,通過比較器比較大小(比較器通過 多路開關閉合,使之與系統連接),將差值反饋至A/D 轉換器筐內,調整最小量化電壓值,使顯示器的顯示 值與人為設定值相同,將最小量化電壓值鎖定,作為 此次要進行實物測量的最小量化電壓值。之后,進入 實物測量。多路開關K將傳感器1、比較器端打開,將傳 感器2端閉合,被稱物體B作用于傳感器2,產生模擬信號傳到下級放大器^濾波器—采樣保持—A/D轉換器—顯示器,此時,A/D轉換器使用的是經過校準后已經鎖定的最小量化電壓,對模擬信號進行數字化,顯示器顯示值為M2g2.
上述述過程中,自校準過程實際是最小量化單位的確定過程。這一過程是為了消除電子秤所在地重力加速度對稱量結果的影響,使稱量結果與標準物體的實際質量相同。此時,電子秤顯示值使用的是在標準狀態下測得的標準重力加速度g(重力加速度的公認數值)而計算出的物體重量值,當進行實物測量時,使用的重力加速度值也是這個值,亦即g^gfgi,電子秤顯示的數值就是被稱物體的實際質量值。
為了保證測得值的準確性,以及不影響電子秤的整體結構,便于運輸等,要注意以下幾個問題:
傳感器1要根據現實的技術狀況,盡量選取體積小、測量范圍最大值小、輸出曲線平直等。
標準物體A的選取,數值要在傳感器1測量范圍的2/3以上,并且要使用防磁材料,與傳感器1同時密封在一個腔體里,防止灰塵影響。
傳感器2的選擇,要使其在測量范圍內的最大輸出信號與傳感器1相同。輸出信號曲線與傳感器1信號曲線相同或相近似,差距大的地方使用反饋信號補償。
兩個傳感器最后的輸出碼數、分辨力的大小相同。因此,選擇傳感器時,要相互制約,根據電子秤的稱量、分辨力等選擇傳感器2,同時要考慮到傳感器1的輸出曲線。
通過以上對電子秤的結構改造,減少了重力加速度對電子秤稱量過程中計量結果的影響,為電子秤的廣泛應用提供了有力保障。