1引言
电子皮带秤是皮带输送固体散状物料过程中对物料进行连续自动称重的一种计量设备，它可以在不中断物料流的情况下测量出皮带输送机上通过物料的瞬时流量和累计流量。其特点是称量过程可连续自动进行,不需要人工干预就可以完成称重操作,这种计量设备也称为连续累计自动衡器。
电子皮带秤一般均安装有承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示控制器。根据称重传感器和测速传感器传来的信号,经计算后得到皮带上物料流量与累计重量。但传感器均属于精密易损器件,而皮带秤的使用环境一般比较恶劣，极易造成传感器损坏，特别是速度传感器可由于人为作弊等因素造成称量失真,给国家、企业造成损失;另外，当皮带秤用于配料系统时，称量失真还会严重影响配料后产品的质量。
目前也有些关于无测速传感器皮带秤的研究，这些研究建立在电机的基础上。在精度要求不十分高和皮带不是频繁开停的场合下，皮带秤可以省掉速度传感器，但是在精度要求较高和皮带秤频繁开停的场合这种方法就不再适用岡。
1997年，山西新元自动化仪表有限公司发明了双通道电子皮带秤，为实现无测速传感器皮带秤奠定了基础。双通道结构的电子皮带秤，正常情况下计量结果可取两个通道的平均值。当系统中任何一个通道出现故障时，系统自动切除故障通道，转至另一正常通道进行称量,从而大大提高了系统的可靠性。在称量过程中系统能够自动检测和判断称量误差是否超过允许误差。如果出现超差，则发出报警信号，提醒操作人员及时处理。实现了在线自诊断功能，大大提高了计量结果的可信度和正确性。
本文设计的皮带秤速度测量装置，是在双通道皮带秤的基础上，通过比较两个通道的釆样值，利用DSP方法进行信号处理，从而得到皮带秤的运转速度。这种方法可以避免使用速度传感器，从而减小了传感器的损耗,也减少了人为作弊的机率。
2系统硬件设计
为了适应连续计量的生产过程,实现称量过程全自动化，系统应用了ARM芯片作为数字信号的核心处理器件，并且在电子秤的设计中采用一些动态处理的方法。所设计的硬件框图如图1所示。由两个称重传感器采集到的重量信号经过AD转换后传入到微处理器中，经过数据处理后，由称重显示部分显示出流量以及累计值。

电子皮带秤承重装置的秤架结构主要使用的是双托辗式,在两个托辐上分别安装两个称重传感初商数据感器采用的是电阻应变式，用来检测单位长度上物料的重量。皮带上瞬时物料重量通过运动的皮带把重量传递给称量托根，再经过秤架传递给称重传感器，传感器产生弹性形变。在弹性体上下两侧的对称位置上，贴有四片电阻值相等的电阻应变片,组成等臂电桥，在供桥电压恒定时,电桥上的输出电压正比于单位长度上物料的重量叫承重装置的秤架结构示意图如图2所示。

称重传感器输出电压信号，经放大器放大后送入模数转换器(ADC),将模拟信号转换为数字信号向。为了达到预定的精度，这里采用24位的ADC0
经过ADC之后的信号为数字信号，将该信号通过微处理器的PI0口进入CPUo在该设计中釆用的是以ARM7为核心的芯片。ARM7耗电少，成本低，功能强，具有16位/32位的双指令集。它的RISC性能在业界领先,以小尺寸集成，具有最低的芯片成本，在非常低的功耗和价格下提供了高性能的处理器虬进入CPU的数字信号经过处理，计算出皮带运转速度和皮带上物料的流量和累计重量。
CPU计算岀流量和累计重量后送入称重显示控制器。由称重显示控制器上控制显示八位的累计重量和四位的流量值，根据显示数据的单位可以设置小数点的显示位置，一般为吨或者千克。另外可以通过键盘设定皮带秤是工作在称量、调零或者是标定模式下。也可以把所需要的信息通过打印机打印出来，或者通过RS485传给上位机进行检测控制。
在称重过程中,承重装置将皮带上物料的重量传递到前后通道的称重传感器上，称重传感器即输出正比于物料重量的电压(mV)信号，经放大器放大后送模数转换器变成数字量，送到运算器,运算器对两个通道的采样值进行分析比较运算后，即得到这一测量周期的物料量％对每一测量周期进行累计，即可得到皮带上连续通过的物料总量。
3系统软件设计及仿真
3.1算法推导
前面提到,系统中并不使用速度传感器来测量皮带运转时的速度，而是通过比较两个通道的重量传感器釆样回来的重量值，采用相关和卷积的算法，利用数字信号处理理论的算法比较两组信号的相似程度。
在实际应用中，我们把称重传感器安装在两个托弱上，让两个通道同时采样,同时采512（2的9次方）个数后开始比较。在程序设计中，先把采样到的两组重量值进行FFT变换，再把变换后的两组数据对应相乘，最后把相乘的结果进行快速傅立叶逆变换（IFFT）o由于两组实数进行快速傅立叶变换-快速傅立叶逆变换（FFT-IFFT）后还是实数，我们只需要比较经过IFFT变换后的序列的实部就可以了。
3.2仿真
仿真的流程图如图3所示。

在实验过程中,自己设计了两个序列，经过249点后重合，它的原始曲线如图4所示，计算出互相关函数后的仿真曲线如图5所示。
由图4和图5的仿真曲线可以看岀，在理想状态下,该算法可以精确地找出两个曲线相差的点。但是在实际的应用中，由于误差存在,两个信号不会完全相同，因此我们只需要根据速度的最大值最小值，在有效数据长度范围内找到一个最大值即可，它对应的k实际上就是对应的时间差。
根据在实际的皮带秤应用中所采集到的数据做出的仿真曲线如图6和图7所示。
将图6和图7相结合比较分析,由该算法计算出序列的知将k转换成时间差，再根据皮带秤的有效称量长度及两个托辐之间的距离，可以算出皮带运转的速度。实验表明，计算岀的速度与通过测速传感器测量出的速度在误差范围内相同，这种方法可以在皮带秤测速中应用。
4结束语
本文所设计的称重装置由于不使用测速传感器,有效地克服了电子皮带秤在应用过程中传感器极易损坏的缺点。大量实验表明:使用该算法，测量速度快、精度高、成本低、稳定性强,因而会得到广泛的应用,具有较高的理论意义及经济价值。
国内外大量的资料表明，今后电子皮带秤将在更高的水平上迅速发展，在更广阔的领域中发挥作用。

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