教字式称重传感器

经过了称重传感器数字化进程三个阶段的演变，目前国内数字式称重传感器技术已经远远超过了仅把传感器的输出由模拟信号转换为数字信号的数字化阶段，称重传感器的智能数字式已经实现。

数字式称重传感器釆用电阻应变式转换原理，它是在模拟式称重传感器基础上衍生出的一种新技术，其内部具备模拟式称重传感器的所有基础部件（如弹性体、电阻应变片、测量线路等），又增加了放大、滤波、A/D转换、微处理器芯片、温度传感器等器件，直接输出数字信号。

数字式称重传感器釆用了全新的称重概念，代表了世界传感器的最新发展成果。每个数字式称重传感器均有自己的A/D转换器和数字信号输出接口、每个数字式称重传感器在出厂前对量程输出、非线性、滞后、蠕变和温应性能等参数进行了数字补偿，传感器外壳采用激光焊接密封，其支承、外壳及弹性体均为不锈钢材料制造。微处理器置于一个密封的环境中，抗射频干扰能力强。由于每个数字式称重传感器均含微处理器可完成自我诊断功能，使维修和设置更为简便快速。并可通过显示器键盘输入进行角差调整,可实现免标定。传感器内部还有PCB防雷击设计，保证了电子地磅室外使用的可靠性。

数字式称重传感器是数字技术、信息技术与称重技术结合的产物，它将现代电子技术、微处理器技术、数字补偿技术与传统应变式称重传感器技术相结合。

2.2.3.1工作原理

传感器装在承重台的支承方钢下方，在称重传感器内部安装有放大、滤波、A/D转换、微处理器芯片盒温度传感器等数字处理电路，利用微处理器芯片已存入的软件，实施各项数字补偿工艺，最后采用电子束焊或激光焊进行密封，数字处理电路、数字补偿电路与称重传感器为一整体。各补偿项目的数学模型形成了程序化计算公式,建立了数字补偿技术与工艺合理的物理模型和数学模型，编制出简单、实用、有效的补偿计算软件,并存储在微处理器芯片中。

当汽车开到承重平台上时，称重传感器接受平台传递过来的重量，随之弹性体产生形变,贴附于弹性体应变梁上的应变计桥路失衡，形成与重量值成正比的电信号,经信号放大器、模数A/D转换器、微处理器（CPU）、存贮器（E2PROM）、通讯接口和温度传感元件等形成数字电信号，通过RS485串口输出数字式电信号。

2.2.3.2数字式称重传感器的软件技术

数字式称重传感器是将数字信息技术融入传感器技术，其最大优势在于传感器的软件技术，因此判别一台数字式传感器的关键也在于其计算机软件技术的水平，通常数字式称重传感器的软件技术应具备以下功能：

数字滤波技术——称重传感器的模拟输出信号，经A/D转换后进入微处理器时,常混进尖脉冲之类的随机噪声干扰，必须予以削弱和滤除，数字式称重传感器解决了这一缺点。

标度换算技术——模拟信号经A/D转换后得到一系列数码,必须将其换算成带有量纲的数据后才能计算、显示，而数字式称重传感器可直接显示出来。

数字调零技术——釆用各种程序来实现零点漂移、增益漂移等偏差校准；

温度补偿技术——建立表达温度的数学模型（如多项式等），用差值等数学处理方法，便可有效地实现温度补偿；

非线性补偿技术——根据测量的特性曲线，进行分段插值，只要插值点数取得合理和足够多，就可获得优良的线性。

2.2.3.3数字式称重传感器的特点

数字式称重传感器是模拟式称重传感器与数字电路的有机结合，因此即具有模拟称重传感器的特点又具有数字化技术的优势，是称重传感器的一项大的变革，其优点主要有：

（1）数字化技术

可通过称重显示器实现传感器的非线性、温度性能等参数的自补偿，并将参数存贮在传感器内部的存贮器内，克服了采用模拟量补偿的随机性，消除了人为因素的影响，同时大大提高了传感器的精度和可靠性；

（2）数字通讯技术

采用RS485总线技术,实现称重信号的远距离传输，传输距离不小于1200m,输出信号一般为±5V,增加抗射频电磁场辐射等干扰能力，同时提高了系统的防雷击能力；

（3） 记忆功能

利用数字传感器内的数据存贮和记忆功能，每只数字传感器均具有唯一的身份标记和特征参数,因此具有自适应、自校准和自诊断功能。

（4） 分辨率高

输出信号分辨率高,一般为20bit,可用计数高达1000000。

（5） 现场特性

由于采用数字双向、多接入的串行通讯，使数据釆集和数据控制在现场得以实现，只要输入数字式称重传感器的地址、秤量和灵敏度即可自动进行偏载平衡的调整，并可进行无缺码校准。

（6）防作弊技术

称重传感器与显示器之间的数字信号是通过RS485总线传递，而数字信号的传递是根据通讯协议进行的，每个生产企业选用的特征值（测量信号、测量速率、专用特性值、标准特性值、特性线性的多项参数、输出格式等）。如要在数字通信中作弊，只有破译这些参数，可为难度相当大。比较模拟称重传感器，数字式称重传感器的防作弊技术是相当完善的。

然而，实物总具有两面性，数字式称重传感器也非十全十美的，其缺点也很突出，主要是：

（1） 由于内部增加了数字处理电路和温度传感器等,使电子元件由11个增加到60多个,焊点也从30多个增加到350多个。而称重传感器的平均无故障时间与其含有的电子元件和焊点数量成反比，因此，稳定性和可靠性必然有所下降。

（2） 内部的电子元件决定了工作温度范围小,一般为一10〜40笆。如需要在一10°C以下工作时,应选用低温元器件,其成本将呈几倍上升。

（3） 将数字处理电路置于称重传感器内部,在型式评价试验时除应进行传统的试验外，还应进行影响量和干扰量的附加试验。

（4） 内部的数字处理电路降低了防爆等级，若满足防爆要求,必须釆取较昂贵的防爆或隔爆措施。

（5） 制造和维修成本较高，无论是电阻应变计电路部分还是数字处理电路部分出现故障,均需整体更换一个新的数字式智能称重传感器。