稱(chēng)重顯示器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)顯示器”猶如電子秤的頭腦,它接收、加工、處理稱(chēng)重傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“傳感器”輸出信號(hào),不僅能把被稱(chēng)物的質(zhì)量以數(shù)字形式準(zhǔn)確
地表達(dá)出來(lái),而且能完成置零、去皮、零點(diǎn)跟蹤、自檢校驗(yàn)等功能。時(shí)下,絕大多數(shù)顯示器以普遍應(yīng)用的電阻應(yīng)變式傳感器為服務(wù)對(duì)象,取自傳感器的電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換、運(yùn)算求值等環(huán)節(jié),最終給出結(jié)果。
顯示器的檢測(cè)方法早期主要有電壓源法、電位差計(jì)法、傳感器法,如圖1、圖2和圖3所示。前兩種方法的最大問(wèn)題是將顯示器整機(jī)‘電壓比”技術(shù)拋棄一邊,人為硬性分項(xiàng)檢測(cè),然后再作綜合,此方法陳舊落后。傳感器法存在準(zhǔn)確度低,配套力源不便攜帶等不足。
鑒于電壓源法、電位差計(jì)法和傳感器法的上述不足, 產(chǎn)生了高精密校驗(yàn)器法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)檢驗(yàn)器法”或者模擬 器法”。國(guó)際有關(guān)計(jì)量組織對(duì)此方法給予了充分肯定和推 薦,美國(guó)、日本、歐盟等先后實(shí)施,獲得了很好的效果。我國(guó) 近年來(lái)在一些地區(qū)和部門(mén)作了實(shí)踐應(yīng)用,反映良好。
該法如圖4所示。校驗(yàn)器的輸入、輸出端直接與顯示 器輸出、輸入端相連,中間沒(méi)有傳遞環(huán)節(jié),只要輕輕撥動(dòng) 校驗(yàn)器的有關(guān)旋鈕,就能完成顯示器各種性能參數(shù)和控制功能的檢測(cè)工作。
一、檢驗(yàn)器的基本特征
1.工作參數(shù)等效:檢驗(yàn)器由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)電阻網(wǎng)絡(luò)代替 了傳感器電阻應(yīng)變式橋路,兩者的輸入電阻、輸出電阻, 回路狀態(tài)等效一致,保持了檢測(cè)和使用情況相符合。
2.誤差小,不僅能滿(mǎn)足三、四級(jí)秤的顯示器的全部檢 測(cè)要求,而且能涵蓋部分二級(jí)秤顯示器的檢測(cè)要求。
3.時(shí)漂小、溫漂小、穩(wěn)定性好。
4.噪聲低、步進(jìn)值小、量程寬等。
二、檢驗(yàn)器的主要技術(shù)指標(biāo)
1.輸入電壓范圍(5^20)V(DC)激勵(lì)
2.測(cè)量范圍(1-4)mV/V,分為6擋;
3.置零范圍0.1FS;
4.校準(zhǔn)范圍≥3%FS;
5.稱(chēng)量范圍(0.1~1.1)FS分11擋;
6.步進(jìn)率及范圍1X10-5FS*20;
7.重復(fù)性、非線(xiàn)性<1X10-5FS;
8.溫度系數(shù)≤3 X10-6FS/°C(0~40 °C)。
典型檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。
三、校驗(yàn)器應(yīng)用舉例
1.非自動(dòng)平衡器顯示器的檢測(cè)
如圖4所示,不論三級(jí)、四級(jí)顯示器還是部分二級(jí) 顯示器,均能用校驗(yàn)器進(jìn)行檢測(cè)。例如確定最小檢定分 度值、最大檢定分度數(shù)、最大誤差、非線(xiàn)性、重復(fù)性、時(shí) 漂、溫漂、供電源脈沖串干擾、高頻電磁場(chǎng)輻射等技術(shù) 數(shù)據(jù);又如確定置零、去皮、零點(diǎn)跟蹤等控制功能誤差。 可以說(shuō),顯示器的所有項(xiàng)目試驗(yàn)和檢測(cè),幾乎都離不開(kāi) 檢驗(yàn)器。
2.動(dòng)態(tài)或自動(dòng)衡器顯示器的檢測(cè)
不少?gòu)S家或公司爭(zhēng)先恐后地推出有關(guān)顯示器,例如 動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡料斗秤和吊秤的顯示器等,它們所給的技術(shù) 參數(shù)五花八門(mén),有的是A/D轉(zhuǎn)換速率、有的是采樣或顯示 時(shí)間、有的是被稱(chēng)物停留時(shí)間等。其做法存在一定弊端, 即確切有效的稱(chēng)量可采用結(jié)果,需要與實(shí)際電子秤組合試 驗(yàn)后才有定論,而這種依賴(lài)于組合試驗(yàn)的做法也存在弊 端。解決的方法:第一步是抓好顯示器、傳感器、秤件等 檢測(cè)工作,搞清它們的時(shí)域和頻域特性。第二步是在此 基礎(chǔ)上進(jìn)行分析研宄,找出規(guī)律,用以指導(dǎo)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定,促進(jìn)動(dòng)態(tài)或自動(dòng)衡器的發(fā)展。
依照這種想法,我們嘗試將檢驗(yàn)器與時(shí)間控制器、 信號(hào)發(fā)生器組合在一起,對(duì)一快速顯示器作了測(cè)試,如圖 5 所 示 。
時(shí)間控制器用來(lái)控制顯示器輸入信號(hào)持續(xù)時(shí)間td 等,信號(hào)發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生正弦、脈沖、三角等波形信號(hào)。 其輸出頻率、幅值都可以調(diào)整。接入電阻艮、私,主要是隔 離或減小信號(hào)發(fā)生器對(duì)校驗(yàn)器的影響,要求R4=R5≥ 100R0,R0為校驗(yàn)器輸出電阻(350Ω。顯示器滿(mǎn)度為 5000,輸入電壓信號(hào)為10mV,分度值為2 uV。測(cè)試分以下 三種情況,其結(jié)果可供讀者參考。
(1)信號(hào)發(fā)生器無(wú)輸出,校驗(yàn)器輸出10mV。當(dāng)td不同 時(shí),觀測(cè)顯示器值變化。試驗(yàn)結(jié)果表明:示值變化,相對(duì)誤 差y主要取決于td。例如td=5ms,Y約4%;td=20ms,7約1%。
(2)校驗(yàn)器輸出10mV,信號(hào)發(fā)生器輸出2mV。當(dāng)正弦 頻率f不同時(shí),觀測(cè)變化相對(duì)誤差y主要取決于頻率變化 (例如f=2Hz),Y約5%;td=5Hz,Y約 1%。
(3)校驗(yàn)器輸出10mV,信號(hào)發(fā)生器輸出2mV,當(dāng)td、f 不同時(shí),觀測(cè)顯示器示值變化。試驗(yàn)結(jié)果表明:示值變化 相對(duì)誤差T取決于兩者綜合影響,近似于方和根”。例如 td=5ms,f=2Hz,}約約 6%; td=20ms,f=5Hz,}約勺1.6%。