一、動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)產(chǎn)品

稱重技術(shù)集傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制及測(cè)量技術(shù)、機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)、物流輸送和管理技術(shù)為一體，是現(xiàn)代稱重計(jì)量和控制系統(tǒng)工程的技術(shù)基礎(chǔ)。涉及到各個(gè)行業(yè)，功能也不再是單純的計(jì)量，而是向多參數(shù)、專業(yè)綜合控制方面發(fā)展，形成多元化的智能管理和控制系統(tǒng)，大致可以概括為以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 高速度、高精度、高性能；

2 小型化、模塊化、智能化及綜合化；

3.穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性、長(zhǎng)壽命、故障自診斷及可維護(hù)性；

4. 網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上通訊和遠(yuǎn)程控制；

總之，智能化、自動(dòng)化、多功能將成為現(xiàn)代稱重技術(shù)的發(fā)展方向。

應(yīng)用動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)，主要的產(chǎn)品有：

連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器（皮帶秤）；自動(dòng)分檢衡器；重力式自動(dòng)裝料衡器；自動(dòng)軌道衡器；

動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡等等。

二、電磁力平衡稱重傳感器在動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的應(yīng)用

01電磁力平衡傳感器的基本原理及理論基礎(chǔ)

電磁力是電荷、電流在電磁場(chǎng)中所受力的總稱，也有稱靜止電荷在電場(chǎng)中所受力為靜電力，而載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的作用力稱為安培力，電流I,長(zhǎng)為L的導(dǎo)線。在均勻的磁場(chǎng)中受到的安培力大小為：F=ILBsinθ

其中θ為電流方向與磁場(chǎng)強(qiáng)度方向間的夾角，I為通電直導(dǎo)線上通過(guò)的電流，B為通電直導(dǎo)線所在磁場(chǎng)的強(qiáng)度，L為通電直線在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)度。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向相同或者相反時(shí)，電流不受磁場(chǎng)力作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大，為：F=ILB

安培力的方向由左手定則判定，將左手掌攤平，讓磁力線穿過(guò)手掌心，四指表示電流運(yùn)動(dòng)的方向，則與四指垂直的大拇指所指向方向即為安培力的方向。安培力的實(shí)質(zhì)是形成電流的定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的合力。如下圖2-1所示：

電磁力平衡傳感器的稱重過(guò)程基于安培力實(shí)現(xiàn)的。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力如下圖2-2所示，在導(dǎo)線上加秤盤(pán)，秤盤(pán)及導(dǎo)線本身具備的重力方向朝下，而通電導(dǎo)線受到向上的電磁力，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)線的電流值達(dá)到某一值時(shí)，這兩個(gè)力互相平衡，此時(shí)傳感器處于平衡狀態(tài)，如圖2-3所示。

圖2-2 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力示意圖

圖2-3 傳感器處于空載狀態(tài)示意圖

在秤盤(pán)上加載重物后，向下的重力增加，秤盤(pán)向下移動(dòng)，傳感器就處于不平衡狀態(tài)，如圖2-4所示。如需要再次達(dá)到平衡狀態(tài)，就要加大通過(guò)導(dǎo)線的電流，使得由電流產(chǎn)生的電磁力的大小與加上物體后受到的重力相等，秤盤(pán)才恢復(fù)到原平衡位置，如圖2-5所示。

圖2-4傳感器承受負(fù)載狀態(tài)示意圖

圖2-5傳感器承受負(fù)載后恢復(fù)平衡狀態(tài)示意圖

由于一根導(dǎo)線上通過(guò)電流很小，產(chǎn)生的電磁力也小，在實(shí)際應(yīng)用中，將導(dǎo)線繞成圈，一匝線圈就是一根導(dǎo)線，N匝線圈產(chǎn)生的電磁力為單根導(dǎo)線的N倍。在電磁力平衡傳感器的應(yīng)用中，就是采用這種方式來(lái)產(chǎn)生電磁力的，對(duì)于環(huán)形導(dǎo)線，力F為：F=∫dF=∫BIdLsinθ

當(dāng)θ=90°時(shí)，有F=BIL, 當(dāng)具有N匝線圈時(shí)，則F=NBIDL。

假設(shè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，即B為常數(shù)時(shí)，DL為定值，則電磁力F的大小與電流成正比。

F∝I,F=mg, m∝NI

從上式可以得出，物體的重量與電流的大小成正比。

02影響電磁力平衡傳感器性能的幾個(gè)方面

電磁力平衡傳感器的原理視乎比較簡(jiǎn)單，看起來(lái)實(shí)現(xiàn)也不難，但是實(shí)際上卻存在許多問(wèn)題，理論上，被測(cè)物的質(zhì)量是和流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比。假設(shè)導(dǎo)線是處在一個(gè)勻強(qiáng)的磁場(chǎng)中，即一個(gè)恒定的值，但實(shí)際的磁場(chǎng)是由永磁體體產(chǎn)生的，而就相同兩塊材料，形狀，質(zhì)量完全一樣的磁體，它們的磁場(chǎng)卻不完全相同，無(wú)論何種材料鑄成的磁鋼，他們都有溫度系數(shù)。將成型的永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨溫度、時(shí)間、環(huán)境磁場(chǎng)的變化而變化，另外，腐蝕、沖擊和震動(dòng)也影響永磁體感應(yīng)強(qiáng)度的穩(wěn)定性。

03動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

一個(gè)好的控制系統(tǒng)，關(guān)鍵是要解決動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系。在動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)重兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題就準(zhǔn)確度和速度的問(wèn)題，在盡可能快的速度下獲得盡可能高的準(zhǔn)確度。稱重傳感器的調(diào)試主要是對(duì)傳感器線圈電流的控制，根據(jù)物體的重量大小來(lái)調(diào)節(jié)電流，同時(shí)線圈電流調(diào)節(jié)器又反過(guò)來(lái)控制電流的大小使傳感器保持在一個(gè)平衡位置。

對(duì)運(yùn)動(dòng)中的物體進(jìn)行稱重，除了需要考慮物體的靜態(tài)特征外，更重要的考慮物體的運(yùn)動(dòng)特征。目前動(dòng)態(tài)稱重主要是用數(shù)據(jù)處理的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理過(guò)程需要基于一種相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型及其算法，需要解決運(yùn)動(dòng)物體的速度、加速度、運(yùn)動(dòng)方向、振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度等多方面因素造成的稱重誤差。