稱重顯示器(以下簡稱顯示器”猶如電子秤的頭腦,它接收、加工、處理稱重傳感器(以下簡稱“傳感器”輸出信號,不僅能把被稱物的質量以數(shù)字形式準確
地表達出來,而且能完成置零、去皮、零點跟蹤、自檢校驗等功能。時下,絕大多數(shù)顯示器以普遍應用的電阻應變式傳感器為服務對象,取自傳感器的電壓信號,經過放大濾波、A/D轉換、運算求值等環(huán)節(jié),最終給出結果。
顯示器的檢測方法早期主要有電壓源法、電位差計法、傳感器法,如圖1、圖2和圖3所示。前兩種方法的最大問題是將顯示器整機‘電壓比”技術拋棄一邊,人為硬性分項檢測,然后再作綜合,此方法陳舊落后。傳感器法存在準確度低,配套力源不便攜帶等不足。
鑒于電壓源法、電位差計法和傳感器法的上述不足, 產生了高精密校驗器法(以下簡稱檢驗器法”或者模擬 器法”。國際有關計量組織對此方法給予了充分肯定和推 薦,美國、日本、歐盟等先后實施,獲得了很好的效果。我國 近年來在一些地區(qū)和部門作了實踐應用,反映良好。
該法如圖4所示。校驗器的輸入、輸出端直接與顯示 器輸出、輸入端相連,中間沒有傳遞環(huán)節(jié),只要輕輕撥動 校驗器的有關旋鈕,就能完成顯示器各種性能參數(shù)和控制功能的檢測工作。
一、檢驗器的基本特征
1.工作參數(shù)等效:檢驗器由專門設計電阻網絡代替 了傳感器電阻應變式橋路,兩者的輸入電阻、輸出電阻, 回路狀態(tài)等效一致,保持了檢測和使用情況相符合。
2.誤差小,不僅能滿足三、四級秤的顯示器的全部檢 測要求,而且能涵蓋部分二級秤顯示器的檢測要求。
3.時漂小、溫漂小、穩(wěn)定性好。
4.噪聲低、步進值小、量程寬等。
二、檢驗器的主要技術指標
1.輸入電壓范圍(5^20)V(DC)激勵
2.測量范圍(1-4)mV/V,分為6擋;
3.置零范圍0.1FS;
4.校準范圍≥3%FS;
5.稱量范圍(0.1~1.1)FS分11擋;
6.步進率及范圍1X10-5FS*20;
7.重復性、非線性<1X10-5FS;
8.溫度系數(shù)≤3 X10-6FS/°C(0~40 °C)。
典型檢測數(shù)據(jù)見表1和表2。
三、校驗器應用舉例
1.非自動平衡器顯示器的檢測
如圖4所示,不論三級、四級顯示器還是部分二級 顯示器,均能用校驗器進行檢測。例如確定最小檢定分 度值、最大檢定分度數(shù)、最大誤差、非線性、重復性、時 漂、溫漂、供電源脈沖串干擾、高頻電磁場輻射等技術 數(shù)據(jù);又如確定置零、去皮、零點跟蹤等控制功能誤差。 可以說,顯示器的所有項目試驗和檢測,幾乎都離不開 檢驗器。
2.動態(tài)或自動衡器顯示器的檢測
不少廠家或公司爭先恐后地推出有關顯示器,例如 動態(tài)汽車衡料斗秤和吊秤的顯示器等,它們所給的技術 參數(shù)五花八門,有的是A/D轉換速率、有的是采樣或顯示 時間、有的是被稱物停留時間等。其做法存在一定弊端, 即確切有效的稱量可采用結果,需要與實際電子秤組合試 驗后才有定論,而這種依賴于組合試驗的做法也存在弊 端。解決的方法:第一步是抓好顯示器、傳感器、秤件等 檢測工作,搞清它們的時域和頻域特性。第二步是在此 基礎上進行分析研宄,找出規(guī)律,用以指導有關標準、規(guī)范的制定,促進動態(tài)或自動衡器的發(fā)展。
依照這種想法,我們嘗試將檢驗器與時間控制器、 信號發(fā)生器組合在一起,對一快速顯示器作了測試,如圖 5 所 示 。
時間控制器用來控制顯示器輸入信號持續(xù)時間td 等,信號發(fā)生器用來產生正弦、脈沖、三角等波形信號。 其輸出頻率、幅值都可以調整。接入電阻艮、私,主要是隔 離或減小信號發(fā)生器對校驗器的影響,要求R4=R5≥ 100R0,R0為校驗器輸出電阻(350Ω。顯示器滿度為 5000,輸入電壓信號為10mV,分度值為2 uV。測試分以下 三種情況,其結果可供讀者參考。
(1)信號發(fā)生器無輸出,校驗器輸出10mV。當td不同 時,觀測顯示器值變化。試驗結果表明:示值變化,相對誤 差y主要取決于td。例如td=5ms,Y約4%;td=20ms,7約1%。
(2)校驗器輸出10mV,信號發(fā)生器輸出2mV。當正弦 頻率f不同時,觀測變化相對誤差y主要取決于頻率變化 (例如f=2Hz),Y約5%;td=5Hz,Y約 1%。
(3)校驗器輸出10mV,信號發(fā)生器輸出2mV,當td、f 不同時,觀測顯示器示值變化。試驗結果表明:示值變化 相對誤差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%。