引 言 隨著工業(yè)自動化要求及現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，在工業(yè)過程控制方面稱重系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，尤其是在傳感器模塊方面的應(yīng)用也越來越多。例如石化行業(yè)中許多過程控制用大料倉的稱重，大罐子的稱重等非貿(mào)易結(jié)算的場合，尤其是很多用流量計(jì)的場合現(xiàn)在都改為的稱重方式，在系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定的時(shí)候存在許多實(shí)際操作的困難，這些大料倉，大罐子的稱重系統(tǒng)通常都很難加載。通常的做法有替代法標(biāo)定，是指用水來代替砝碼再稱量水的重量的方法標(biāo)定，非常繁瑣。同時(shí)有些容量巨大的稱重系統(tǒng)如上千噸的稱重系統(tǒng)，從組織砝碼開始標(biāo)定一次的代價(jià)非常之高，即使用加載的方法標(biāo)定通常只是加載到滿載的5％左右，精度無法保證，有的根本就無法加載（如密封的罐）。所以就提出了能否不用加載的方式進(jìn)行標(biāo)定的市場需求。首先從用戶的角度來講極大的方便了用戶，系統(tǒng)的安裝調(diào)試非常方便，大大節(jié)約標(biāo)定系統(tǒng)的成本，提高效率。其次，從商務(wù)及技術(shù)先進(jìn)性角度來講，那些沒有掌握免標(biāo)定技術(shù)的公司在競標(biāo)中就處于劣勢，而能提供給用戶有免標(biāo)定功能的廠家就明顯占據(jù)競爭優(yōu)勢。 這種免加載標(biāo)定的方法可以稱之為電子標(biāo)定法，即用高精度模擬器模擬傳感器在加載情況下的實(shí)際輸出，這種應(yīng)用以前就有，但精度很低。本文的介紹的標(biāo)定方法是通過測量或計(jì)算研究在不同情況下系統(tǒng)各個(gè)相應(yīng)環(huán)節(jié)的信號衰減，如何更準(zhǔn)確的模擬真實(shí)系統(tǒng)輸入到儀表進(jìn)行設(shè)定時(shí)的輸出，可以達(dá)到不用加載比較精確的標(biāo)定系統(tǒng)的目的，在機(jī)械誤差較小的情況下可以達(dá)到千分之一的精度。 由于國家的計(jì)量法，在牽涉到貿(mào)易結(jié)算的秤的標(biāo)定是不便采用此種這種免標(biāo)定的方式的。同時(shí)由于這種免加載標(biāo)定是無法消除稱機(jī)械誤差的，在稱臺機(jī)械誤差較小及精度要求不是非常高的場合，加載困難或無法進(jìn)行加載時(shí)具有很高的實(shí)用價(jià)值。 1．標(biāo)定原理及稱重系統(tǒng)組成 1.1 標(biāo)定原理： 其中，Wci 為標(biāo)定完第i個(gè)傳感器的輸出的重量值 Xi 為第i 個(gè)傳感器的輸出值 Woi 為第i個(gè)傳感器在空稱臺時(shí)的輸出重量值 Fci 為第i 個(gè)傳感器的角差系數(shù) Fs 為量程系數(shù) Wct 為標(biāo)定完的系統(tǒng)輸出重量值 如果系統(tǒng)是模擬傳感器組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有的傳感器是通過接線盒接在一起輸入到儀表，系統(tǒng)的輸出值X為初始測量值，要得到標(biāo)定后準(zhǔn)確的重量值Wct，必須求得量程系數(shù)及空秤臺輸出重量值（角差系數(shù)在這里都認(rèn)為是1）。為得到這兩個(gè)系數(shù)則需要所謂的標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)，先記錄下空秤臺的輸出，再加一個(gè)已知的重量，得到的系統(tǒng)輸出值即可算出系統(tǒng)的量程系數(shù)，這是最關(guān)鍵的參數(shù)。這樣系統(tǒng)就標(biāo)定好了，在以后的稱重情況下系統(tǒng)輸出值就為具體的重量值。 1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)構(gòu)成參見下圖，該免標(biāo)定流程主要由傳感器模塊，接線盒，儀表，計(jì)算機(jī)，模擬器，電纜線，數(shù)字萬用表等組成。 在上小節(jié)的標(biāo)定原理的分析中我們可以得知，只要知道系統(tǒng)的量程系數(shù)及在空秤臺下的輸出，系統(tǒng)就可以標(biāo)定了，如果沒有載荷可加，只要知道系統(tǒng)量程系數(shù)那么整個(gè)系統(tǒng)也可以進(jìn)行標(biāo)定。系統(tǒng)免加載標(biāo)定的原理對數(shù)字式傳感器系統(tǒng)是通過傳感器的靈敏度計(jì)算系統(tǒng)的量程系數(shù)；對于模擬傳感器系統(tǒng)則是通過傳感器模擬器來模擬在加載情況下的傳感器的輸出并計(jì)算系統(tǒng)的量程系數(shù)。 2．免加載標(biāo)定實(shí)施方案 從上面得分析可知， 不加載標(biāo)定的關(guān)鍵是確定系統(tǒng)的量程系數(shù)，只要知道量程系數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)免加載標(biāo)定，下面將系統(tǒng)分為數(shù)字系統(tǒng)及模擬系統(tǒng)兩部分分別進(jìn)行討論。 2.1 數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)施方案 一般的免標(biāo)定是不能調(diào)整角差的，因?yàn)檎{(diào)整角差即相當(dāng)于調(diào)整各傳感器靈敏度的。模擬系統(tǒng)因無法得知靈敏度調(diào)整的大小，所以不作角差調(diào)整。數(shù)字系統(tǒng)如果希望免加載標(biāo)定的時(shí)候考慮角差影響，可以通過一個(gè)未知重量的重物進(jìn)行角差調(diào)整。 舉例說明： 角差系數(shù)是用來平衡每個(gè)傳感器的權(quán)重的，如果每個(gè)傳感器角差系數(shù)為1，則整個(gè)系統(tǒng)的輸出為各傳感器輸出之和。這里角差調(diào)整可以通過測試出系統(tǒng)在每一角上的總的輸出，然后計(jì)算出各個(gè)角的角差系數(shù)，下面通過一個(gè)例子來說明其過程。 取30噸數(shù)字汽車衡，用6只22.5噸數(shù)字傳感器（額定輸出為100000內(nèi)碼），T800儀表，角差調(diào)整過程如下： 1）加載重塊于各個(gè)角，讀取儀表在各角的總輸出值即： 如果不考慮角差的影響的前提下，如下是數(shù)字系統(tǒng)免標(biāo)定的影響因素： 2.2 模擬系統(tǒng)的影響因數(shù): 3．逐步加載標(biāo)定法 在有些場合需要標(biāo)定精度較高，就必須考慮機(jī)械誤差的修正，那么使用免加載標(biāo)定就不能達(dá)到這種要求。這里有一種可以用小砝碼加替代物標(biāo)定的方法進(jìn)行系統(tǒng)的精確標(biāo)定。 3.1 方案一 ● 先按一般的標(biāo)定方法用小砝碼標(biāo)定一遍，得到第一個(gè)從零載到一定重量（小砝碼的重量）應(yīng)用時(shí)的量程系數(shù)a1。 ● 加替代物到一定重量（顯示重量為小砝碼重量左右，此時(shí)的量程系數(shù)為a1），再加小砝碼重新標(biāo)定，得到第二個(gè)從小砝碼重量到2倍小砝碼重量應(yīng)用時(shí)的量程系數(shù)a2。 ● 加替代物到顯示重量為2倍小砝碼重量左右，再加小砝碼重新標(biāo)定，得到第二個(gè)從小砝碼重量到3倍小砝碼重量應(yīng)用時(shí)的量程系數(shù)a3。 ● 以此類推直到達(dá)到該稱重系統(tǒng)總?cè)萘康囊欢ǖ陌俜直?，得到一系列的量程系?shù)，在儀表中根據(jù)需要確定適當(dāng)?shù)牧砍滔禂?shù)，也可以采取不同重量下采用不同的量程系數(shù)的方式。 注意事項(xiàng)：如果次數(shù)過多可能造成由砝碼誤差造成的累積誤差。 3.2 方案二 ● 先按一般的標(biāo)定方法用小砝碼標(biāo)定一遍，得到第一個(gè)從零載到1/3系統(tǒng)容量時(shí)的量程系數(shù)a1。 ● 加替代物到1/3系統(tǒng)容量左右，再加小砝碼重新標(biāo)定，得到第二個(gè)從1/3系統(tǒng)容量到2/3容量的量程系數(shù)a2。 ● 加替代物到2/3系統(tǒng)容量左右，再加小砝碼重新標(biāo)定，得到第三個(gè)從2/3系統(tǒng)容量到滿量程的量程系數(shù)a3。 ● 在儀表中采用分段量程系數(shù)的方式進(jìn)行計(jì)算。 4．結(jié)束語 免加載標(biāo)定是一種無法在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)砝碼標(biāo)定的取而代之的電子標(biāo)定方法，是不能消除機(jī)械誤差的.其精度關(guān)鍵取決于如何準(zhǔn)確的模擬在傳感器加載情況下的整個(gè)系統(tǒng)的輸出，需要計(jì)算在各種情況下信號的損失，理清整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成形式，傳感器的各自的特性（靈敏度，容量，6線制還是4線制等），各個(gè)儀表的功能（分度數(shù)及分度值的設(shè)定等），接線盒信號損失及電纜上信號損失，及他們之間的相互關(guān)系等。本文介紹的逐步加載標(biāo)定法則是在現(xiàn)場無法加載大砝碼，又能大部分消除機(jī)械誤差的一種實(shí)用的標(biāo)定方法，具有很高的實(shí)用價(jià)值.