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智能稱(chēng)重行業(yè)領(lǐng)航者

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公司動(dòng)態(tài)

論中國電子衡器稱(chēng)重技術(shù)的發(fā)展

來(lái)源: 時(shí)間:2021-07-20 08:37:44 瀏覽次數:

電子衡器稱(chēng)重技術(shù)是現代稱(chēng)重計量和控制系統工程的重要基礎之一

電子衡器稱(chēng)重技術(shù)是現代稱(chēng)重計量和控制系統工程的重要基礎之一,自50年代中期電子技術(shù)滲入到衡器的輔助測量裝置,60年代初期出現機電結合式電子衡器以來(lái),經(jīng)過(guò)40多年的不斷改進(jìn)與完善,從最初的機電結合型發(fā)展到現在的全電子型和數字化智能型:由于它具有稱(chēng)量準確、快速,讀數方便,環(huán)境適應性強,便于與電子計算機結合而實(shí)現稱(chēng)重計量與過(guò)程控制自動(dòng)化等特點(diǎn),在工商貿易、能源交通、冶金礦山、輕工食品、醫藥衛生、航空航天等部門(mén)得到了廣泛的應用。本文重點(diǎn)介紹了動(dòng)態(tài)質(zhì)量測量、稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重顯示控制器和電子衡器的發(fā)展。提出中國電子衡器稱(chēng)重技術(shù)在重研究與設計的同時(shí),更要重視工藝和管理。

近年來(lái),中國電子衡器產(chǎn)品的數量、質(zhì)量和技術(shù)水平都有了較大提高。其中,動(dòng)態(tài)電子軌道衡、電子汽車(chē)衡、電子地上衡、電子皮帶秤、電子計價(jià)秤、中小容量的電子吊秤等,已接近工業(yè)發(fā)達國家同類(lèi)產(chǎn)品的水平。就電子稱(chēng)重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)而言,我們在基礎理論研究和產(chǎn)品的品種、功能、穩定性和可靠性等方面與發(fā)達國家相比還存在較大的差距。特別是在自動(dòng):衡器中的電子定量包裝秤、電子配料秤、重量口分選秤等技術(shù)含量高的產(chǎn)品,我們的差距就更大些。為此,了解電子稱(chēng)重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)態(tài),了解電子稱(chēng)重領(lǐng)域的新技術(shù)、新材料、新工藝,對制訂規劃,開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,提高企業(yè)的技術(shù)水平、工藝水平和管理水平,具有一定的指導作用。

1、動(dòng)態(tài)質(zhì)量測量及其應用將有新發(fā)展

電子衡器技術(shù)的任務(wù)實(shí)質(zhì)上是測量物體的質(zhì)量,質(zhì)量的測量都是通過(guò)物體在重力場(chǎng)下的重力測量而求得的。

在世界各國常用的衡器中,利用杠桿原理的各種秤或測力機,利用彈性元件的恢復力(彈力)與被測物體的重力達到平衡來(lái)測量質(zhì)量的秤,這些秤稱(chēng)為靜態(tài)秤,所用的方法稱(chēng)為靜態(tài)秤重法。

在科研生產(chǎn)中,常常遇到運動(dòng)中的物體需要稱(chēng)重,或在外界有振動(dòng)源干擾的條件下需要稱(chēng)重,這時(shí)靜態(tài)秤就無(wú)能為力了。近些年來(lái),日本、美國的一些學(xué)者為從根本上解決這一問(wèn)題,以便能在運動(dòng)中和有振動(dòng)源干擾的條件下進(jìn)行稱(chēng)重,開(kāi)展了許多研究工作。日本大阪府立大學(xué)小野敏郎教授提出的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重法和研制的“位移—速度”型動(dòng)態(tài)質(zhì)量測量裝置。其基本構想就是用工程動(dòng)力學(xué)來(lái)代替工程靜力學(xué)解決質(zhì)量測量問(wèn)題。根據牛頓第二定律F = ma及它的特殊形式W=mg可知,只要測得力F和加速度a,而不必考慮a是什么樣的加速度,都可以求得質(zhì)量m的大小,這是一個(gè)不受被測物體是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)以及重力場(chǎng)大小影響的質(zhì)量測量方法,這就是動(dòng)態(tài)稱(chēng)重法的基本原理。

我國也應開(kāi)展動(dòng)態(tài)質(zhì)量測量理論和應用的研究,開(kāi)發(fā)出適合我國市場(chǎng)需求的動(dòng)態(tài)電子秤及動(dòng)態(tài)電子稱(chēng)重系統。

2、稱(chēng)重傳感器的發(fā)展動(dòng)向

我國“九五”期間傳感器科技攻關(guān)的總體思路是:圍繞一個(gè)目標一提高傳感器技術(shù)水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)化程度;實(shí)現兩個(gè)轉變一向提高企業(yè)技術(shù)進(jìn)步轉變,向提高市場(chǎng)占有率轉變;加強三個(gè)結合一共性關(guān)鍵技術(shù)與應用技術(shù)相結合,典型品種開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品系列化相結合,研究開(kāi)發(fā)與工程化相結合。同時(shí),把工程化研究、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和研究共性技術(shù)列為傳感器的科技攻關(guān)方向。進(jìn)人90年代以來(lái),由于微電子技術(shù)、微機械加工技術(shù)的飛速發(fā)展,使得敏感元件、轉換元件和信號處理電路實(shí)現了一體化,并以此為基礎研制出了具有復合敏感功能、自檢自校自診斷功能、自補償和計算等功能的傳感器。專(zhuān)家們認為,傳感器的發(fā)展動(dòng)向為小型化集成化、智能化和多維化。盡管這些發(fā)展不完全適合應變式稱(chēng)重傳感器,但對我們研發(fā)新產(chǎn)品,特別是數字式智能稱(chēng)重傳感器具有一定的指導作用。

3、稱(chēng)重顯示控制器的發(fā)展動(dòng)向

稱(chēng)重顯示控制器是電子衡器的重要基礎部件,它直接影響電子衡器及電子稱(chēng)重系統的功能和性能,反映了稱(chēng)重計量的技術(shù)水平。近年來(lái),隨著(zhù)稱(chēng)重計量自動(dòng)化水平的提高,對稱(chēng)重顯示控制器提了一些新的要求,國內外有代表性的稱(chēng)重顯示控制器生產(chǎn)廠(chǎng)家,緊緊抓住功能、性能、抗干擾能力進(jìn)行研究和攻關(guān)。為了實(shí)現小漂移、高穩定,多采用低漂移、高增益放大器、高分辨率的A/D轉換器或快速高精度的二一△型A/D轉換器,單片微型機,電可擦只讀存儲器等。一般零點(diǎn)漂移為0. 1一0.2μV/℃,增移漂移為(8~15) x10-6/℃。為了提高穩定性和可靠性,除采用集成度高的器件,盡量減少硬件,將大量軟件存儲在少量的芯片上,并對元器件進(jìn)行高效應力篩選,采用印刷電路板表面安裝新技術(shù)外,還加強了整機的抗輻射電場(chǎng)、磁場(chǎng)等干擾試驗和人工老化試驗??梢哉f(shuō)稱(chēng)重顯示控制器是基于稱(chēng)重計量自動(dòng)化和電子衡器快速發(fā)展的促進(jìn)和牽引,隨著(zhù)電子技術(shù)和計算機技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的。

近年來(lái),不僅僅要求稱(chēng)重計量系統提供重量信息,而且還要求能提供許多附加的信息,包括設備自身及過(guò)程的診斷信息,管理信息等,通常把這些信息稱(chēng)為非控制信息。

在稱(chēng)重計量控制領(lǐng)域,控制信息與非控制信息的比例將會(huì )發(fā)生較大的變化,非控制信息的比重將會(huì )大幅度提高??梢灶A計,具備雙向數字通信,自診斷能力和反映設備本身特性的數據庫等 “智能化”功能的稱(chēng)重顯示控制儀表將有較好的發(fā)展前景,今后幾年對稱(chēng)重顯示控制器的要求主要有下述幾方面。

a.小型化,而不減少功能

小型或微型稱(chēng)重顯示儀表,主要用于如可移動(dòng)定量小包裝秤,叉車(chē)秤、車(chē)載秤;也可用作大型稱(chēng)重系統中與電子計算機配套的部件。

b.功能較多,且接口豐富

除一般應具備的功能外,最好還要有量程自動(dòng)校準,開(kāi)機自檢和故障診斷等功能。為了便于與計算機通信,應配有各種輸出接口供選用。

c.開(kāi)發(fā)觸摸式液晶顯示屏,取代數碼顯示和按鍵,所有操作均在文字提示下直接在顯示屏上進(jìn)行。最好配上一套語(yǔ)言,供用戶(hù)現場(chǎng)編程,設一些空白鍵,由用戶(hù)編程定義。

d.稱(chēng)重技術(shù)性能向高速度、高準確度、高穩定性方向發(fā)展。

高檔次的稱(chēng)重顯示控制器的性能可達到:非線(xiàn)性?xún)?yōu)于0.01%,靈敏度優(yōu)于0. 2 A/d,A/D轉換的內碼可達106,A/D轉換速度一般為10一30次/s,用于動(dòng)態(tài)測量可達500次//s。最好采用差分輸人電路,提高抗共模干擾的能力。

e.加強對具有專(zhuān)用功能的稱(chēng)重顯示控制器的研究與開(kāi)發(fā)

在提高準確度和穩定性,確保顯示功能和控制功能的同時(shí),有些商用稱(chēng)重儀表應增加確保稱(chēng)重計量性能、維護消費者利益的專(zhuān)用功能。諸如:起始零的設定、動(dòng)態(tài)的判別、防止作弊、互鎖禁止、超差報警等功能。

此外經(jīng)濟型、專(zhuān)用型、防濕防水型、本安、增安防爆型稱(chēng)重儀表等都有較好的發(fā)展前景。

在功能上,向著(zhù)多功能,專(zhuān)用功能、接口豐富便于與計算機通信等方向發(fā)展;在品種上,專(zhuān)用型稱(chēng)重儀表,動(dòng)態(tài)稱(chēng)重儀表、自動(dòng)在線(xiàn)稱(chēng)重儀表、稱(chēng)重計算機及其配套儀表等將有較大發(fā)展。在結構上,向著(zhù)多樣化(壁掛式、嵌人式等)小型化(體積小、重量輕)方向發(fā)展。

4、電子衡器的發(fā)展趨勢

電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類(lèi)繁多,從通用的各種規格的電子秤到大型的電子稱(chēng)重系統,從單純的稱(chēng)重、計價(jià)到生產(chǎn)過(guò)程檢測系統的一個(gè)測量控制單元,其應用領(lǐng)域在不斷地擴大。由于電子衡器既涉及到國內外貿易結算又涉及到廣大消費者的利益,所以它是國家強制管理的法制計量器具,世界各國都十分重視電子衡器稱(chēng)重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)和應用。

5、結束語(yǔ)

在最近國際衡器界的一些交往中,專(zhuān)家們較普遍認為未來(lái)的衡器市場(chǎng)在亞洲、在中國, 21世紀世界最大的衡器市場(chǎng)在中國,這對我國衡器企業(yè)的發(fā)展將是一個(gè)極好的機遇。我們衡器企業(yè)應該抓住這一大好時(shí)機,推進(jìn)配套改革,增加技術(shù)投入,加強企業(yè)管理,開(kāi)拓市場(chǎng)。以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口,主要解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設計,生產(chǎn)工藝,質(zhì)量保證,可靠性考核等規模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝,提高批量生產(chǎn)能力,使我國的民族衡器工業(yè)走上健康持續發(fā)展的軌道,迎接21世紀電子稱(chēng)重技術(shù)及電子衡器工業(yè)的大發(fā)展年代。



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