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隨著計算機和測控技術的不斷進步與發(fā)展，人們對稱重系統(tǒng)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)已是使用高精度萬用表測量稱重傳感器的輸出電壓，操作復雜且誤差大， 很難滿足人們的要求， 而且， 很多領域的一些用間接的測量容積體積來實現(xiàn)側(cè)重量的方法也存在諸多問題， 例如： 對于超稠、 特稠原油， 由于其粘度高， 流動性差，油中含氣不易排出造成假體積，且原油易殘留在計量器中， 因此采用容積法計量稠油， 計量時間長， 誤差大， 耐久性不好。在這一領域從計量原理上正在采用稱重的方法計量稠油產(chǎn)量。 所以研制出一種高精度、 高穩(wěn)定性的稱重系統(tǒng)已經(jīng)是當前急待解決的事情。

１ 稱重傳感器的工作原理

應變片在外力的作用下發(fā)生機械形變時，其電阻值將發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為應變效應。 根據(jù)應變效應將應變片粘貼在彈性體上，彈性體受到外界力的作用而產(chǎn)生的應變會傳送到應變片，使應變片的電阻值發(fā)生相應的變化。通過電阻與電壓的關系， 可得出電壓量的變化， 由此便可推導出被測物的質(zhì)量。

２ 系統(tǒng)總體方案設計

該稱重系統(tǒng)采用電阻應變片式傳感器進行測量， 直流電橋輸出的電壓信號經(jīng)過放大和濾波后，由 Ａ/Ｄ 轉(zhuǎn)換電路進入到單片機系統(tǒng)中，單片機對數(shù)據(jù)采用了多次采樣和去極值取平均值的濾波處理，避免了瞬間干擾對采樣的影響， 以獲得較為可靠的數(shù)據(jù)。 單片機將處理過的數(shù)據(jù)通過 RS232 串行接口傳送給 PC 機 （上位機） ， 上位機采用 VB 軟件作進一步處理，使稱重系統(tǒng)達到高精度的要求。

３ 下位機硬件電路設計

下位機硬件電路主要由傳感器后續(xù)信號調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 串口通訊電路組成。

3.1 傳感器后續(xù)信號調(diào)理電路

由于電阻應變片所產(chǎn)生的是電阻量的變化，而電阻量的變化又很難加以測量。選擇直流差動電橋可使電阻量變化轉(zhuǎn)化為電壓信號。 但是， 通過電橋輸出的電壓信號非常微弱，難以用一般的測試儀器測出，所以采用美國某 公司生產(chǎn)的精密儀器儀表用放大器INA121 進行放大， 低通濾波器實現(xiàn)將無用的信號剔除而保留有用的信號。 

3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路

轉(zhuǎn)換電路采用美國 某公司研制的 12 位逐次逼近型 ADC 轉(zhuǎn)換器 AD574， 它內(nèi)部集成轉(zhuǎn)換時鐘、 參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器。它使用方便， 可與微機直接接口，無需外接時鐘； 轉(zhuǎn)換時間為 15～35μs； 輸入模擬電壓既可以是單極性， 也可以是雙極性。單極性輸入時為 0～+10V或 0～+20V， 雙極性輸入時為-5～+5V 或-10～+10V； 數(shù)字量位數(shù)可以設為 8 位或者 12 位。12 位數(shù)據(jù)可以一次讀出， 也可分兩次讀， 便于與 8 位或 16 位微機相連。

3.3 串口通訊電路

經(jīng)計算和優(yōu)化處理的數(shù)字信號需要送到上位機作進一步處理和保存，采用芯片 MAX232 來實現(xiàn) TTL←→RS232 雙向電平轉(zhuǎn)換， 這樣就可以實現(xiàn) AT89C51 單片機作為下位機、 PC 機作為上位機的通訊了。

４ 上位機 VB 軟件設計

上位機系統(tǒng)選用 VB 語言作為軟件開發(fā)工具， VB 提供的串行通信控件 Mscomm 可以方便地通過串口與下位機相連， 從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 它簡單而高效地實現(xiàn)設備之間的通訊， 從而使編程效率大大提高。

５ 結(jié) 論

經(jīng)實驗及現(xiàn)場使用表明，本稱重系統(tǒng)能夠滿足高精度、 高穩(wěn)定性的要求， 因此進一步驗證了系統(tǒng)的可行性與實用性， 除此之外， 要想在復雜的測量環(huán)境中滿足高性能的測試要求， 還應該進行多方面的考慮， 比如： 加入應變式橋接補償電路, 解決溫度變化引起的橋接平衡點的漂移、 測力傳感器的靈敏度發(fā)生變化；接口電路應盡量采用了電氣隔離技術； 應變片要保證較好的粘貼工藝等等。 根據(jù)具體測量環(huán)境和精度要求確定具體方案。

［參考文獻］

［1］ 肖奇軍， 李勝勇.智能電子稱重系統(tǒng) ［J］ .肇慶學院學報， 2005， 26（2 ） ： 51-53.

［2］ 張萌， 柳旭.稱重傳感器高精度自動檢測系統(tǒng)設計 ［J］ .廈門大學學報， 2005， 44 （2 ） ： 206-209. （編輯 啟 迪 ）

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