稱重傳感器的設(shè)計(jì)特征

設(shè)計(jì)衡器時對稱重傳感器的兩個特征量Vmin和DR的認(rèn)識是至關(guān)重要的。根據(jù)OIML R60國際建議，它們的定義如下：

“2.3.9 最小靜載荷輸出回程（DR）最小靜載荷F，測量其加載前和加載后傳感器輸出的差值”，“2.3.10傳感器最小檢定分度值（Vmin）在傳感器的測量范圍內(nèi)可被劃分的最小檢定分度值”。這兩個特征量在衡器設(shè)計(jì)中決定了所用傳感器的最小可使用范圍，對它們物理意義的正確理解，有助于對傳感器的正確使用。Vmin和DR兩個特征量，是根據(jù)對傳感器的實(shí)際測量結(jié)果、依照規(guī)定的計(jì)算公式得到的，不隨傳感器的使用量程或范圍而改變。它們的大小確定了傳感器可使用的范圍。

例如：使用一只C3級，Emax=1t的傳感器，是否可用來制作一臺靜（死）載荷為0.5t，最大秤量Max=0.3t， h=3000分度的衡器，Vmin起著決定性的作用。三種溫度t，該稱重傳感器的最小載荷的輸出實(shí)測值分別為：

t=20℃0.01500mV/V

t=40℃0.01440mV/V

t=-10℃ 0.0157mV/V

可求得每改變1℃，傳感器最小載荷的最大變化為：

（0.01500-0.01440）mV/V÷20℃=0.00003mV/V/℃

對于靈敏度為2mV/V的傳感器，滿量程的變化為：

（0.00003÷2）×100%F·S/℃=0.0015%F·S/℃

由此，根據(jù)OIML R60（2000版）的5.5.1.3和附錄的C.2.4.4，并設(shè)分配因子PLc=0.7，可求得該傳感器的最小檢定分度值：

Vmin=（0.0015%F·S/℃×5℃）÷0.7=0.011%F·S

或Vmin（kg）=（1000kg×0.011%F·S）÷100=0.11kg。

當(dāng)要求n=3000分度時，該傳感器的最小可使用范圍為：

最小使用范圍=（3000×0.11kg×100%）÷1000kg=33%

所以在扣除0.5t靜（死）載荷，用它來設(shè)計(jì)一臺Max=0.3t，n=3000分度的秤，是能滿足精度要求的。

最小靜載荷回程（DR）的物理意義就比較直觀。它是描述速度傳感器蠕變特性的物理量，根據(jù)OIML R60中：C.2.5最小靜載荷回程，可由以分度值V為單位的最小靜載荷誤差值CDR按下式求得 DR=（Emax×CDR）/nmax 在此DR以質(zhì)量為單位，且不得大于0.5V。

Vmin和DR這兩個參量對設(shè)計(jì)衡器和判別同級傳感器誰優(yōu)誰劣是非常重要的。在2000年版的OIML R60號國際建設(shè)中，給出了兩個非強(qiáng)制要求的附加相關(guān)量： Y=Emax/Vmin和Z=Emax/（2×DR）根據(jù)Y的數(shù)值我們很容易判斷該傳感器是否可用做多量程衡器或該傳感器不超過最大允許誤差的最小秤量范圍。一般C3級傳感器的Y值為10000左右。OIML R60（2000）附錄給出的例中Y=12000。C3級傳感器的Z值為4000左右。

DR值是用來描述多分度秤，因?yàn)榇藭r多分度秤的最小分度值應(yīng)該滿足下列條件：

DR≤0.5e

也即是可由Z值來確定。

由Vmin值描述的Y值，是表征不依賴于稱重傳感器秤量的分辨力。用于多量程的設(shè)計(jì)。例如，在1992版OIML R76非自動衡器國際建議中給出的例子：最大秤量5kg 三級秤，其局部量程為：

e1=1g 0~2kgn=2000

e2=2g 2kg~5kgn=2000

e3=10g 5k~15kg n=2000

此時Max/e1=15000，所以若選用Y=12000的C3級傳感器是不能滿足該設(shè)計(jì)要求的，需選擇Y≥15000的C3級傳感器，才能滿足要求。因?yàn)榇藭re1≥Vmin。另一方面設(shè)傳感器的靈敏度為2mV/V，對激勵電壓為10V的顯示儀表而言，對15000分辨力而言，一個分度相當(dāng)1.33μV，若顯示儀的分辨力為0.4μV/d將基本能滿足要求，若顯示儀表的激勵電壓為5V，則一個分度的電壓為0.67μV。此時顯示儀表的分辨力若仍為0.4μV/d就顯得不夠了，需選用0.2μV/d以上的顯示儀表。