地磅傳輸電纜超長(zhǎng)引發(fā)的問題和解決方案

本文分析了地磅因傳輸電纜超出允許長(zhǎng)度，造成準(zhǔn)確度下降乃至超差的原因，以及采用等值電阻法、六線制法、中繼器續(xù)程法等方法，在保證地磅準(zhǔn)確度的情況下，解決因環(huán)境因素延長(zhǎng)傳輸電纜長(zhǎng)度的方案。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)效率的提高，經(jīng)營(yíng)企業(yè)在用的地磅逐年增多，經(jīng)營(yíng)者與消費(fèi)者雙方由于在稱量過程中產(chǎn)生計(jì)量糾紛的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。造成原因之一是由于地磅的位置與稱重的二次儀表之間的距離較遠(yuǎn)，稱重傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器）與稱重顯示器（以下簡(jiǎn)稱顯示器）之間信號(hào)傳輸電纜超出允許長(zhǎng)度（業(yè)內(nèi)稱為長(zhǎng)線）。另外信號(hào)傳輸電纜一般都鋪設(shè)安裝在地表以下，并且受溫度變化、自然氧化等環(huán)境條件的影響，造成地磅準(zhǔn)確度下降乃至超差。對(duì)此，小編就這一現(xiàn)象的原因和解決方法做以下分析與探討。
一、長(zhǎng)線連接存在的問題
地磅通常使用四線式的稱重傳感器，兩根電源線、兩根信號(hào)線，通過傳輸電纜與顯示器連接，傳輸電纜是定長(zhǎng)度、定電阻值的四芯帶屏蔽線電纜。有時(shí)受使用環(huán)境限制，傳輸電纜必須超出允許長(zhǎng)度，即業(yè)內(nèi)稱為長(zhǎng)線連接。采用長(zhǎng)線四線式連接，存在以下現(xiàn)象，影響稱重結(jié)果：
（1）當(dāng)傳感器與顯示器之間距離較遠(yuǎn)，采用長(zhǎng)線連接方式，由于傳輸電纜長(zhǎng)度的改變和電源線電阻的變化，導(dǎo)致加在傳感器電橋兩端的激勵(lì)穩(wěn)壓源電壓產(chǎn)生二次壓降變，造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。
（2）當(dāng)傳感器與顯示器之間距離較遠(yuǎn)，采用長(zhǎng)線連接方式使信號(hào)線的電阻值發(fā)生變化，而導(dǎo)致輸出信號(hào)發(fā)生變化，造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。
（3）地磅設(shè)計(jì)時(shí)考慮到定長(zhǎng)度、定電阻值的傳輸電纜，經(jīng)檢定合格后的地磅在允許使用的環(huán)境條件能夠保證其測(cè)量的準(zhǔn)確度。采用長(zhǎng)線連接方式，即使檢定合格，當(dāng)環(huán)境條件變化時(shí)，也會(huì)造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。
現(xiàn)在業(yè)內(nèi)通常的做法是：因?yàn)殡娎|線的長(zhǎng)度增加，其本身的壓降增大，則傳感器輸出到顯示器的電壓信號(hào)變小，為了滿足相同的額定量程，調(diào)整顯示器輸入信號(hào)的放大倍數(shù)，提高其靈敏度的方法對(duì)線路損耗進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法存在以下問題：一是當(dāng)傳輸電纜信號(hào)弱時(shí)或地磅空載時(shí)，因干擾信號(hào)被放大，顯示器的顯示值跳變；二是存在(自置零閾)置零準(zhǔn)確度的檢定不合格現(xiàn)象。針對(duì)上述現(xiàn)象，小編做了大量實(shí)驗(yàn)，事實(shí)證明使用以下方法增加傳輸電纜的長(zhǎng)度是可行的。
二、長(zhǎng)線補(bǔ)償法
1.等值電阻代換法
設(shè)地磅標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜長(zhǎng)度為 L1 ，電阻 R1 ，截面積 S1 ；增加長(zhǎng)度后輸電纜長(zhǎng)度為 L2 ，電阻 R2 ,截面積 S2 。電纜長(zhǎng)度的電阻計(jì)算公式：R = ρ SL

2.六線制長(zhǎng)線補(bǔ)償法
六線式長(zhǎng)線補(bǔ)償法是對(duì)較長(zhǎng)的傳輸線（一般認(rèn)為傳感器跟二次儀表距離10m以上為遠(yuǎn)距離傳輸）造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。其補(bǔ)償原理是這樣的：在原有的四芯線式傳感器（兩根激勵(lì)電源線）的基礎(chǔ)上，再加上兩根激勵(lì)電源檢測(cè)反饋線，形成六芯線式傳感器。如圖1所示，此兩根激勵(lì)電源檢測(cè)反饋線在傳感器內(nèi)部接線處與激勵(lì)電源對(duì)應(yīng)點(diǎn)短接，把傳感器應(yīng)變電阻橋路兩端的供橋電壓，通過反饋線直接接至顯示器的基準(zhǔn)電壓輸入兩端，作為A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓。由于取樣電路的電流小，反饋線上電壓降及反饋線隨溫度的影響等均可忽略不計(jì)。這樣，由于傳輸電纜電阻變化引起供橋電壓的改變情況，可通過穩(wěn)壓源和反饋調(diào)節(jié)作用，對(duì)此變化進(jìn)行補(bǔ)償，就使傳感器橋路端的供橋電壓得到較高的穩(wěn)定度。而后這種接法還可達(dá)到“比率電壓測(cè)定”和“長(zhǎng)線補(bǔ)償”兩個(gè)目的。這時(shí)，整個(gè)地磅的稱重準(zhǔn)確度只與傳感器、模擬前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器這三者的指標(biāo)有關(guān)，而與電纜連線的長(zhǎng)短、導(dǎo)線周圍的環(huán)境溫度及供橋電源的穩(wěn)定性均無關(guān)。

3.中繼器續(xù)程法
中繼器是一個(gè)信號(hào)放大電路。標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜的一端連接傳感器，另一端連接中繼器。準(zhǔn)確測(cè)量傳輸電纜的電壓降，通過調(diào)整信號(hào)放大器的可調(diào)電阻調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，使中繼器的電壓輸出值等于傳感器輸出端的電壓值。使用信號(hào)放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸電纜的電壓降補(bǔ)償，減少傳輸過程中的信號(hào)損失。由于中繼器是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度傳輸電纜的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，信號(hào)放大器的放大倍數(shù)非常小，實(shí)驗(yàn)值在1.0002~1.0005之間，干擾信號(hào)對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)。一臺(tái)地磅在無相互干擾的情況下，可以使用多個(gè)中繼器。
小編通過上述措施，使得地磅在遠(yuǎn)距離信號(hào)的傳輸問題得到解決，傳輸距離可達(dá)50米以上，系統(tǒng)穩(wěn)定，計(jì)量精確，從而使地磅在危險(xiǎn)、有毒有害、污染等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

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