“ 显示器”  犹如电子衡器的头脑, 它接收、 加工、 处理称重传感器( 以下简称“ 传感器” ) 输出信号, 不仅能把被称物的质量以数字形式准确地表达出来, 而且能完成置零、 去皮、 零点跟踪、 自检校验等功能。时下, 绝大多数显示器以普遍应用的电阻应变式传感器为服务对象, 取自传感器的电压信号, 经过放大滤波、 A/D 转换、 运算求值等环节, 最终给出结果。

显示器的检测方法早期主要有电压源法、 电位差计法、 传感器法。前两种方法的最大问题是将显示器整机“ 电压比” 技术抛弃一边, 人为硬性分项检测, 然后再作综合, 此方法陈旧落后。传感器法存在准确度低, 配套力源不便携带等不足。

鉴于电压源法、电位差计法和传感器法的上述不足,产生了高精密校验器法(以下简称“ 检验器法” 或者“ 模拟器法” )。 国际有关计量组织对此方法给予了充分肯定和推荐, 美国、 日本、 欧盟等先后实施, 获得了很好的效果。 我国近年来在一些地区和部门作了实践应用, 反映良好。

校验器的输入、 输出端直接与显示器输出、 输入端相连, 中间没有传递环节, 只要轻轻拨动校验器的有关旋钮, 就能完成显示器各种性能参数和控制功能的检测工作。

一、 检验器的基本特征

1. 工作参数等效: 检验器由专门设计电阻网络代替了传感器电阻应变式桥路, 两者的输入电阻、 输出电阻,回路状态等效一致, 保持了检测和使用情况相符合。

2. 误差小, 不仅能满足三、 四级秤的显示器的全部检测要求, 而且能涵盖部分二级秤显示器的检测要求。

3. 时漂小、 温漂小、 稳定性好。

4. 噪声低、 步进值小、 量程宽等。

二、 检验器的主要技术指标

1. 输入电压范围( 5～ 20 ) V ( DC 激励);

2. 测量范围( 1～ 4 ) mV/V , 分为 6挡;

3. 置零范围 0.1FS ;

4. 校准范围 ≥3%FS ;

5. 称量范围 (0.1～ 1.1)FS 分 11挡;

6. 步进率及范围 1× 10 -5 FS× 20 ;

7. 重复性、 非线性 ≤1× 10 -5 FS ;

8. 温度系数 ≤3× 10 -6 FS/℃(0～ 40℃) 。

三、 校验器应用举例

1. 非自动平衡器显示器的检测

不论三级、 四级显示器还是部分二级显示器, 均能用校验器进行检测。例如确定最小检定分度值、 最大检定分度数、 最大误差、 非线性、 重复性、 时漂、 温漂、 供电源脉冲串干扰、 高频电磁场辐射等技术数据; 又如确定置零、 去皮、 零点跟踪等控制功能误差。可以说, 显示器的所有项目试验和检测, 几乎都离不开检验器。

2. 动态或自动衡器显示器的检测

不少厂家或公司争先恐后地推出有关显示器, 例如动态汽车衡料斗秤和吊秤的显示器等, 它们所给的技术参数五花八门, 有的是 A/D 转换速率、 有的是采样或显示时间、 有的是被称物停留时间等。其做法存在一定弊端,即确切有效的称量可采用结果, 需要与实际衡器组合试验后才有定论, 而这种依赖于组合试验的做法也存在弊端。解决的方法: 第一步是抓好显示器、 传感器、 秤件等检测工作, 搞清它们的时域和频域特性。第二步是在此基础上进行分析研究, 找出规律, 用以指导有关标准、 规范的制定, 促进动态或自动衡器的发展。

依照这种想法, 我们尝试将检验器与时间控制器、信号发生器组合在一起, 对一快速显示器作了测试。

时间控制器用来控制显示器输入信号持续时间 t d等, 信号发生器用来产生正弦、 脉冲、 三角等波形信号。其输出频率、 幅值都可以调整。 接入电阻 R 4 、 R 5 , 主要是隔离或减小信号发生器对校验器的影响, 要求 R 4 =R 5 ≥100R 0 , R 0 为校验器输出电阻( 350Ω ) 。显示器满度为5000 , 输入电压信号为 10mV , 分度值为 2μ V 。测试分以下三种情况, 其结果可供读者参考。

( 1 )信号发生器无输出, 校验器输出 10mV 。当 t d 不同时, 观测显示器值变化。试验结果表明: 示值变化, 相对误差 γ 主要取决于 t d 。例如 t d =5ms , γ 约 4% ; t d =20ms , γ 约 1% 。

( 2 )校验器输出 10mV , 信号发生器输出 2mV 。 当正弦频率 f 不同时, 观测变化相对误差 γ 主要取决于频率变化(例如 f=2Hz ), γ 约 5% ; t d =5Hz , γ约 1% 。

( 3 ) 校验器输出 10mV , 信号发生器输出 2mV, 当t d 、 f不同时, 观测显示器示值变化。试验结果表明: 示值变化相对误差 γ 取决于两者综合影响, 近似于“ 方和根” 。例如t d =5ms , f=2Hz , γ 约 6% ; t d =20ms , f=5Hz , γ 约 1.6% 。

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