本文對(duì)多只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)接法和并聯(lián)接法的地磅，調(diào)整四角平衡的原則和方法進(jìn)行了 分析和探討。并通過(guò)調(diào)試實(shí)踐,對(duì)多只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)的地磅，在稱(chēng)重傳感器輸出端并接調(diào)整電阻和在 稱(chēng)重傳感器輸入端串接調(diào)整電阻兩種調(diào)整四角平衡的方法的利弊進(jìn)行分析和比較。認(rèn)為多只稱(chēng)重感器并聯(lián) 的地磅,在稱(chēng)重傳感器輸入橋路中串接調(diào)整電阻，來(lái)調(diào)整地磅的四角平衡的方法是最優(yōu)的方法。

一、概述

在地磅的安裝調(diào)試中，按著JJG539 - 97數(shù) 字指示秤檢定規(guī)程的要求，要對(duì)秤上安裝稱(chēng)重傳感 器的四點(diǎn)(或六點(diǎn))進(jìn)行偏載試驗(yàn)。因此對(duì)秤的四角 平衡的調(diào)校是一項(xiàng)首要的任務(wù)。所謂四角平衡，是 指在秤的四角的位置上（實(shí)際上是安裝稱(chēng)重傳感器 的位置）放置1/3的額定載荷，調(diào)整秤上的四只稱(chēng) 重傳感器輸出信號(hào)，使儀表顯示數(shù)值相近或相等, 即人們俗稱(chēng)四角平衡。

調(diào)整四角平衡的方法有兩種，一種是在稱(chēng)重傳 感器輸出端并接調(diào)整電阻法，另一種是在稱(chēng)重傳感 器輸入端串接調(diào)整電阻法。這兩種方法最終目的都 是要調(diào)整稱(chēng)重傳感器輸出值的大小。而不同型式的地磅，使用的稱(chēng)重傳感器的數(shù)目不同。多只稱(chēng) 重傳感器即有并聯(lián)接法，也有串聯(lián)接法。以下對(duì)各 種條件下調(diào)整稱(chēng)重傳感器輸出值的原則和方法及 不同方法在實(shí)踐應(yīng)用中的利弊做一分析和探討。

二、多只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)和并聯(lián)調(diào)整地磅四角平衡 的原則：

1、單只稱(chēng)重傳感器輸出特性：

我們所說(shuō)的稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是電阻應(yīng)變式 傳感器，它的輸出特性通常表示為輸出電壓與供橋 電壓及負(fù)載的關(guān)系。這種傳感器在工作區(qū)段內(nèi)，有 很好的直線性,其輸出電壓為：U = S ? P ? Ui/Pn 式中:Pn—傳感器的額定載荷(Kg或t)

P—稱(chēng)重傳感器實(shí)際承受載荷(Kg或t)

S—稱(chēng)重傳感器的靈敏度(mV/v)

Ui—稱(chēng)重傳感器的供橋電壓(V)

2、多只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)（以四只傳感器為例)調(diào) 整衡器四角平衡的原則：

四只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)接法原理見(jiàn)圖1所示： 其總的輸出電壓為：

AU 串= △U1+AU2+AU3 +AIL (2)

上式表明四只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)時(shí)，其總的輸出 電壓是四只稱(chēng)重傳感器輸出的總和。

將式（1)代入式(2)

厶U 串=(SlUiiPi + S2ui2p2 + SsUisPs + S4Ui4P4) / Pn (3)

式中:S!、S2、S3、S4——分別為1# - 4#稱(chēng)重傳感器的靈 敏度

Uu、Ui2、Ui3、Ui4——分別為1# - 4#稱(chēng)重傳感器的供橋 電壓，若調(diào)整供橋電壓使得：

Si ? Uil = S2 . Ui2 = S3 ? Ui3 = S4 ? Ui4 = Kl (常量）

(4)

則:式(3)可改為：

AU 串=K^P, + P2 + P3 + P4) /Pn = KiP 總/P?

(5)

式(5)表明:稱(chēng)重傳感器串聯(lián)總的輸出電壓與它 們所受合力成正比，這就保證了電子秤系統(tǒng)的四角 平衡，消除了角差。

3.多只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)調(diào)整衡器四角平衡的 原則(仍以四只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)為例）：

若四只稱(chēng)重傳感器輸出阻抗相等，則總的輸出 電壓為：

U并=(AU1 + AU2 +AU3 + AU)/4 (6) 即為四只稱(chēng)重傳感器輸出電壓的算術(shù)平均值。

若四只稱(chēng)重傳感器輸出阻抗不相等,令1#- 4#稱(chēng)重傳感器的輸出阻抗為：

aR、bR、cR、dR,相應(yīng)的輸出電壓為△ U,、AU2、

U3、AU4其總的輸出電壓為：

AV 井=   (AU,/a+ AU2/b +

1/a+l/b + l/c + l/d

AU3/c +AU4/d) (7)

由于a、b、c、d、Pn為常量，（它們是與標(biāo)準(zhǔn)阻抗

值的偏差）

故 AU 并 oc (SjUi^/a + S2Ui2P2/b + S3Ui3P3/c +

S4Ui4P4/d) (8)

這時(shí)，調(diào)整橋壓使得：

S,Ui,/a = S2Ui2/b = S3Ui3/c = S4Ui4/d 二 K2 (常量） （9)

式(9)代入式(8)得：

AU 并 OcK2(Pl +P2 +P3 +P4) ocp 總 （10)

如此四只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)總的輸出電壓與它們 的合力成正比，從而保證了電子秤的四角平衡。

4.多只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)和并聯(lián)組枰優(yōu)缺點(diǎn)比較

多只稱(chēng)重傳感器串聯(lián)組秤，其優(yōu)點(diǎn)是輸出信號(hào) 大，對(duì)儀表靈敏度低者有利。但輸出阻抗增大，抗干 擾能力降低。另外串聯(lián)接法每只稱(chēng)重傳感器需單獨(dú) 供電，電源設(shè)備復(fù)雜化。多只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)組秤， 輸出信號(hào)相當(dāng)于單只稱(chēng)重傳感器輸出值。并聯(lián)輸出 最突出的優(yōu)點(diǎn)是降低了輸出阻抗大大提高抗電磁干 擾的能力。以四只稱(chēng)重傳感器為例，并聯(lián)與申聯(lián)比 較輸出阻抗降低了 16倍，對(duì)稱(chēng)重儀表而言，相當(dāng)于 輸入信號(hào)源的內(nèi)阻降低16倍,因此抑制了干擾信號(hào) 的影響。

我們有一臺(tái)100噸動(dòng)態(tài)電子軌道衡，四只稱(chēng)重 傳感器串聯(lián)時(shí)，干擾信號(hào)使儀表跳字4000多字,而 改為并聯(lián)后跳字在10個(gè)字以?xún)?nèi),使干擾信號(hào)的影響降低了52分貝。這是目前不少?gòu)S家大都采用多只 稱(chēng)重傳感器并聯(lián)組秤的主要原因。

三、地磅四角平衡的調(diào)試方法

1、在稱(chēng)重傳感器輸出端并接調(diào)整電阻法： 按以上論述的多只稱(chēng)重傳感器并聯(lián)組秤，調(diào)整 四角平衡的原則。具體的調(diào)整方法有兩種，第一種 就是國(guó)內(nèi)普遍采用的在稱(chēng)重傳感器輸出端并接調(diào) 整電阻法。并有多種定型產(chǎn)品（即并接調(diào)整電阻接 線盒)。具體調(diào)整電路見(jiàn)圖3所示。

圖中的Rg是串接在稱(chēng)重傳感器輸出臂上的隔 離電阻，該電阻值的設(shè)計(jì)原則是要大于橋臂電阻的 10倍。橋臂電阻為350Ω，這里的Rg的阻值為2 x

5K = 5m,目的是減少各稱(chēng)重傳感器并聯(lián)后的環(huán)流。

圖中的RT是輸出電壓調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)阻值范圍 是10KΩ-210KΩ。調(diào)節(jié)輸出電壓的原理是在輸出 橋臂中產(chǎn)生一個(gè)分流，該電流的變化會(huì)引起圖3中 A—B端的電壓發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)稱(chēng)重傳感器的 輸出電壓。

這種方法調(diào)整電壓范圍很小，當(dāng)稱(chēng)重傳感器總 輸出為15mV，衡器的分度數(shù)n = 5000時(shí)，最大能調(diào) ±5個(gè)分度。當(dāng)稱(chēng)重傳感器靈敏度偏差較大時(shí)，對(duì)于 調(diào)試經(jīng)驗(yàn)不足者，往往很不容易調(diào)到四角平衡。我們?cè)幸慌_(tái)100噸機(jī)械軌道衡電子化改造后經(jīng)5 - 6小 時(shí)調(diào)試沒(méi)有調(diào)到四角平衡的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

后來(lái)，在調(diào)試實(shí)踐中掌握一些技巧。首先將RT2 調(diào)到位置中間，秤要經(jīng)過(guò)重車(chē)碾壓，機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定的 條件下，用檢衡車(chē)壓角時(shí)，要記錄各角的最大值和最 小值，而后相加取平均值。調(diào)整每個(gè)稱(chēng)重傳感器的 RT2,使其向平均值“靠攏”，這樣經(jīng)過(guò)三個(gè)周期的壓 角調(diào)試一般是可以調(diào)到四角平衡。

初調(diào)者往往是將最小值向最大調(diào)整，或是將最 大值向最小值“看齊”，這樣其中的某只稱(chēng)重傳感器 的RT2 —旦調(diào)到靠近RT1的一端，再調(diào)其它的稱(chēng)重傳 感器的RT2就不大起作用了，這是調(diào)試失敗的主要 原因?？傊?，采用并聯(lián)電阻調(diào)整法，機(jī)械臺(tái)面調(diào)整必 須比較理想，使秤在空載時(shí)，各稱(chēng)重傳感器受力均 勻，各稱(chēng)重傳感器的靈敏度誤差在0.1%以?xún)?nèi)經(jīng)過(guò)一 番細(xì)心調(diào)整，是可以調(diào)到數(shù)字技‘示枰檢定規(guī)程中要 求的技術(shù)指標(biāo)。

2.在稱(chēng)重傳感器輸入端串接調(diào)整電阻法.

由于在稱(chēng)重傳感器輸出端并接調(diào)整電阻法經(jīng)人 們多年應(yīng)用實(shí)踐，大家都感到有很多不便。后來(lái)我 們?cè)诜Q(chēng)重傳感器的輸入端串接調(diào)整電阻來(lái)調(diào)節(jié)稱(chēng)重 傳感器的輸出值，得到令人滿意的效果。在稱(chēng)重傳 感器輸人端串接調(diào)整電阻的原理圖見(jiàn)圖4所示：

這種調(diào)整稱(chēng)重傳感

器輸出電壓的原理是通過(guò)調(diào) 節(jié)串接在輸入橋臂上的電阻與橋臂產(chǎn)生分壓。當(dāng)圖 4中的RT調(diào)整數(shù)值較大時(shí)，輸入橋臂分得的電壓較 低，稱(chēng)重傳感器輸出電壓就相應(yīng)降低。當(dāng)Rt調(diào)節(jié)值 較小時(shí)，Rt上分壓值較少，而輸人橋臂上分得電壓 較高，從而使稱(chēng)重傳感器輸出電壓相應(yīng)升高。

這種方法電阻調(diào)節(jié)范圍約在150左右，輸入橋 臂電阻通常為3900,當(dāng)調(diào)節(jié)電阻調(diào)到中間位置時(shí)， 可分壓± 1. 6%，當(dāng)衡器分度數(shù)為5000時(shí)，則可調(diào)整 80個(gè)分度。

采用在稱(chēng)重傳感器輸人端串接調(diào)整電阻的方 法，調(diào)整輸出電壓變化范圍很寬。只要機(jī)械臺(tái)面穩(wěn) 定，即使各稱(chēng)重傳感器靈敏度不一致或受力分配不 甚均勻的情況下,仍能很方便的調(diào)到四角平衡。

我們?cè)?50噸廢鋼秤調(diào)試中，用80噸檢衡車(chē)壓 點(diǎn)，其中最大值和最小值之差為700kg(35分度）僅 用半天，就將四角及中間兩點(diǎn)共6點(diǎn)調(diào)試平衡，并通 過(guò)沈陽(yáng)鐵路局的檢定。具體檢定數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

表1數(shù)據(jù)分析表明，80噸檢衡車(chē)在秤上6個(gè)位 置壓點(diǎn)往返10次。測(cè)得60個(gè)數(shù)據(jù)，最大誤差僅為± Id。其中第6測(cè)量點(diǎn)，10次測(cè)量的最大相對(duì)誤差為 0. 041%。

這種調(diào)試方法，已被國(guó)內(nèi)一些衡器廠家認(rèn)同， 首先是我廠制造了在稱(chēng)重傳感器輸人端串接 2x1511調(diào)整電阻，能接8只稱(chēng)重傳感器的接線盒， 已是定型產(chǎn)品。最近有的廠家也生產(chǎn)了同類(lèi)產(chǎn)品， 串接電阻為3011，并且在300電阻兩端又并接了 300Ω的多圈電位器，這一改進(jìn)，能對(duì)稱(chēng)重傳感器輸 出電壓微調(diào)，更加優(yōu)化了四角平衡的調(diào)試效果。

目前采用這種方法調(diào)整地磅的四角平衡 應(yīng)用尚未普及。但這種方法在電子衡器調(diào)試中能大 大提高工作效率，能方便快捷的使地磅達(dá)到四角平 衡的突出優(yōu)點(diǎn)。設(shè)想不久的將來(lái)，在稱(chēng)重傳感器輸入橋臂上串接調(diào)整電阻來(lái)調(diào)試地磅四角平衡 的方法，必然會(huì)取代在稱(chēng)重傳感器輸出橋臂上并接 調(diào)整電阻的方法。