關(guān)于衡器測(cè)量的一些基本知識(shí)分享

衡器在使用時(shí)由于使用目的不同,，設(shè)計(jì)者可使用單只和多只傳感器來達(dá)到要求,。根據(jù)稱重的基本原理,，實(shí)際上絕大多數(shù)衡器稱重是通過使用一只和四只傳感器來完成的,。

計(jì)價(jià)電子秤是使用單只傳感器稱重廣泛且用量較多的稱重計(jì)量器具,。這種小量程衡器所使用的傳感器,，基本上都是雙孔平行梁式傳感器,，這種傳感器的特點(diǎn)是,，無論載荷安置在秤臺(tái)的任何位置,，其稱重結(jié)果均相同。另外,，重復(fù)稱重均相同是對(duì)衡器的基本的要求,。

除了計(jì)價(jià)秤以外，在很多場(chǎng)合都有使用單只傳感器的衡器,，特別是單點(diǎn)式傳感器出現(xiàn)后,，在很多較大量程稱重的衡器上得到廣泛運(yùn)用。除了在傳統(tǒng)的非自動(dòng)稱重方面外,，在單托輥皮帶秤,，軸稱重汽車衡方面也得到有效的使用。

單只傳感器用于稱重的衡器特殊的運(yùn)用是吊秤,，從稱重物理原理來講這是簡(jiǎn)單,、直接的稱重方法,。如果被稱物處于理想的“靜態(tài)"，稱重時(shí)就不存在其他的干擾因素,，傳感器的受力就應(yīng)當(dāng)是被稱物的重量,，但是吊秤是衡器影響稱重結(jié)果、干擾因素較多,、較復(fù)雜,，也是較難控制的衡器。

吊秤使用時(shí),，先通過繩索或直接掛在橫梁或頂上,，再用繩索吊掛被稱物體。在實(shí)際稱重時(shí),，被稱物不僅會(huì)在相對(duì)固定點(diǎn)上擺動(dòng),、旋轉(zhuǎn)，而且還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),，這些運(yùn)動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生附加的干擾力,。例如，由于擺動(dòng)不僅產(chǎn)生了離心力,、傾斜力,，而且這些力不僅僅與吊掛繩的長(zhǎng)度、固定吊掛點(diǎn)的強(qiáng)度,、起吊時(shí)的擺幅有關(guān),，還與被稱物體的慣性距等因素有關(guān)，因此無法制定“標(biāo)準(zhǔn)"的工作狀態(tài),。因?yàn)檫@些干擾因素不可能得到可供計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,，所以也不太可能進(jìn)行修正，其結(jié)果是無法制定出有效檢定方法,。通常只能通過懸掛砝碼,，在主觀認(rèn)為相對(duì)靜止的狀態(tài)下進(jìn)行“量值校準(zhǔn)",，所以用吊秤來稱重時(shí),，我認(rèn)為其誤差在10% 就不錯(cuò)了。

使用兩只傳感器稱重的裝置不是很多,，但它具有一個(gè)特點(diǎn),，即在實(shí)際運(yùn)用中運(yùn)用得當(dāng)?shù)脑挄?huì)取得很好的效果。兩個(gè)稱重支點(diǎn)的結(jié)構(gòu),，無論被稱物體處于兩個(gè)支點(diǎn)之間的任何位置時(shí),，兩個(gè)支點(diǎn)的受力值之和始終等于被稱物體的重量，即與被稱物重心的位置無關(guān),。我曾利用這一特點(diǎn)設(shè)計(jì)和制作過稱豬的秤,，豬在承載器（欄）中十分的不安定,，位置變化很大，在使用了兩個(gè)支撐點(diǎn)傳感器后,，稱豬重量的準(zhǔn)確度大幅度提高,。所以可以看出：使用了兩個(gè)支撐稱重的優(yōu)點(diǎn)是，只要限位器設(shè)計(jì)和調(diào)整合理,，就可以明顯提高稱重的準(zhǔn)確度,。

三個(gè)支撐點(diǎn)的稱重裝置,，也同樣具有稱重結(jié)果與被稱物體重心無關(guān)的特點(diǎn),。但現(xiàn)在除了在存儲(chǔ)罐的稱重使用外，已經(jīng)很少見到使用三個(gè)支撐點(diǎn)結(jié)構(gòu)的衡器,。我認(rèn)為其主要原因還是,，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，除被稱物的重心很容易偏離支撐點(diǎn)之外,，且三個(gè)支點(diǎn)的穩(wěn)定性要比四個(gè)支點(diǎn)的衡器穩(wěn)定性差,。

俗話說“四平八穩(wěn)"，這個(gè)詞匯用在衡器上尤為貼切,。因此四個(gè)支撐點(diǎn)的稱重裝置或衡器在現(xiàn)實(shí)中得到了廣泛應(yīng)用,。然而人們?cè)谑褂盟膫€(gè)支撐點(diǎn)稱重時(shí)往往存在一個(gè)習(xí)慣性的誤區(qū)，即認(rèn)為被稱物體的重量就等于四個(gè)支撐點(diǎn)受力之和,。而實(shí)際上四個(gè)支撐點(diǎn)系統(tǒng)是一個(gè)靜態(tài)不定力矩的平衡系統(tǒng),。即使準(zhǔn)確知道四個(gè)支撐點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)位置,、載荷的準(zhǔn)確坐標(biāo)位置,，也無法求得四個(gè)支撐點(diǎn)受力的準(zhǔn)確值。因?yàn)樵谟?jì)算這類衡器的準(zhǔn)確度上,，我們往往忽略了一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，即偏載的允差,。偏載的允差是確定載荷處于承載器不同位置時(shí)測(cè)量示值的誤差，它是由衡器力矩平衡的本質(zhì)決定的,。由于習(xí)慣，很多人會(huì)把四個(gè)傳感器構(gòu)成的衡器誤認(rèn)為傳感器所受力值相加一定等于載荷的重量,。

從物理角度講，除吊秤外其余所有衡器的測(cè)量都是建立在力矩平衡的原理上，而不是力值的平衡上,。

四支承載器在動(dòng)態(tài)的稱重中也得到了廣泛使用,，動(dòng)態(tài)汽車衡、動(dòng)態(tài)軌道衡,、皮帶秤,、檢驗(yàn)秤的稱重裝置都是四個(gè)支撐點(diǎn)稱重結(jié)構(gòu)的衡器。對(duì)制造以上各種衡器的稱重裝置而言,，需要稱重臺(tái)設(shè)計(jì)合理,，限位器的設(shè)計(jì)、安裝正確,，使其能保證加載的正確性,。廠家所設(shè)計(jì)的衡器在生產(chǎn)的一致性上通常保證靜態(tài)測(cè)量精度（即使用時(shí)的不確定度）為0.1%,，應(yīng)當(dāng)是沒有太大問題,。但為什么在現(xiàn)場(chǎng)安裝檢定時(shí)同類產(chǎn)品的結(jié)果會(huì)有明顯的差異呢？其實(shí)這不是衡器本身的問題,，而是被測(cè)物體在動(dòng)態(tài)測(cè)量中受環(huán)境條件的影響而產(chǎn)生不同測(cè)量結(jié)果的根本因素,。

例如，軌道衡兩端引軌的平直性,，還受過渡器等的影響,。車輛掛鉤間的相互作用力、車輛的自振頻率,、載荷的大小,，也都能直接影響測(cè)量的后面結(jié)果。

對(duì)于動(dòng)態(tài)汽車衡,，特別是輪軸式動(dòng)態(tài)汽車衡,，除了衡器兩端引道的平直性外，即使是同一車輛,，在載荷不變的情況下,，車輛、車輪氣壓的不同,，也會(huì)明顯影響測(cè)量結(jié)果,。這是因?yàn)檐囕啔鈮翰煌瑢?dǎo)致車輪與軸計(jì)量衡的接觸面積發(fā)生明顯的變化,，而且還會(huì)導(dǎo)致車輛的自振頻率的改變,。影響皮帶秤的因素就更加明顯了,，皮帶效應(yīng)是決定皮帶秤測(cè)量不確定性的根本因素,。

事實(shí)上，對(duì)于衡器而言，只要設(shè)計(jì)合理,，衡器的稱重部分的一致性就可以做得很好,，使得測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度也能滿足要求，并對(duì)測(cè)量信號(hào)的處理和修正也具有相應(yīng)的保障作用,。即便如此,，被測(cè)物體本身和環(huán)境的不可控因素才是影響測(cè)量結(jié)果的根本因素。除上面的例子外,，如非自動(dòng)積累秤,，當(dāng)物品放料到稱重斗時(shí)，所引起的稱重斗周邊的氣壓擾動(dòng)的干擾,，以及定量包裝秤中被包裝物體的包裝難易程度,，均為影響測(cè)量結(jié)果的根本因素。

綜上所述,，改善衡器（特別是動(dòng)態(tài)衡器影響測(cè)量結(jié)果）的環(huán)境條件,，往往是事半功倍取得良好測(cè)量結(jié)果的重要舉措。例如設(shè)計(jì)合理,、有效的裝料裝置,，保證投料的均勻性和穩(wěn)定性；加強(qiáng)皮帶秤和送料皮帶裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,、可靠性,；以及降低電測(cè)裝置的漂移等，都是有效提高皮帶秤的可靠性,、穩(wěn)定性和測(cè)量精度的具體措施,。

吊秤和動(dòng)態(tài)軸汽車衡是兩個(gè)難以確定測(cè)量誤差的衡器，因?yàn)閷?duì)它們的“校驗(yàn)"往往與實(shí)際測(cè)量時(shí)的狀態(tài)相差很大,。例如吊秤所使用的傳感器,，只能在靜態(tài)下校準(zhǔn)，能夠給出偏載和傾斜加載的范圍就很不易了,。所以當(dāng)衡器在擺動(dòng),、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)的受力條件下,，即使有號(hào)稱“萬能接頭"的連接器,，也無法正確得出在這些干擾條件下受力與電信號(hào)輸出的相應(yīng)值，也就無法用懸掛砝碼和可溯源的標(biāo)準(zhǔn)物來對(duì)吊秤進(jìn)行“校準(zhǔn)",。這也就是為什么至今沒有制定出對(duì)吊秤的檢定的方法和國(guó)際建議的原因,。

動(dòng)態(tài)軸計(jì)量汽車衡的穩(wěn)測(cè)量對(duì)象可能是多種多樣的載重車輛。如前所說,，即使同一個(gè)車輛在相同加載情況下,，由于車輪壓力不同,，或由于與承載臺(tái)面的接觸面積的差異，自振頻率的改變,，使得測(cè)量結(jié)果有明顯的差異,。而在“校驗(yàn)"中提出用“剛性"兩軸車輛作為標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行“校準(zhǔn)"，其測(cè)量結(jié)果存在很多不可確定的因素,，原因在于,，首先如何評(píng)定“剛性"就是沒有“標(biāo)準(zhǔn)"的，其次兩輪軸車輛與實(shí)際要測(cè)量的各種各樣的車輛在結(jié)構(gòu)上的差異很大,，這些差異對(duì)測(cè)量結(jié)果有多大影響,，也是沒有結(jié)論的。例如在對(duì)大型拖車進(jìn)行測(cè)量時(shí),，操作者無法判斷拖車與掛車之間,，以及車輛各輪軸在測(cè)量時(shí)有無相關(guān)性（聯(lián)系）。

中國(guó)是汽車衡使用較多的國(guó)家,，但在這方面的基礎(chǔ)研究還比較差,。完整、可靠,、可信的測(cè)量和“檢定"數(shù)據(jù)也不完善,。這些都對(duì)我們?nèi)绾握_運(yùn)用軸汽車衡帶來了負(fù)面影響。另一方面從管理層面上考量,，由于車輛超載的管理問題,，也是行政方面始終沒法解決的難題，所以從研究方面上看,，實(shí)際上廠家和有關(guān)部門有很多相關(guān)工作可深入探討,，也是我們實(shí)現(xiàn)衡器強(qiáng)國(guó)的挑戰(zhàn)機(jī)會(huì)與動(dòng)力。

以上是上海亭衡為大家整理并發(fā)布的關(guān)于衡器測(cè)量的一些基本知識(shí)分享,，感謝觀看,！