稱重指示器鼓勵反應功用的評論

稱重指示器鼓勵反應功用的評論
上海香川電子衡器有限公司

【摘 要】 這篇文章評論了稱重指示器鼓勵反應功用的需求及測驗辦法，對關聯規范的有關需求和測驗辦法提出了修正意見。
【關鍵字】 稱重指示器；鼓勵反應；信號電纜長度
導言
GB/T 23111-2008《非主動衡器》同等選用OIML R76-2006《非主動衡器》，比較于前一版的OIML R76，新版本引進了模塊的概念，并因此引出了用不一樣生產商制作的稱重傳感器、稱重指示器等模塊能否組成合格衡器的疑問。為處理該疑問，R76-2006的3.10.2.3條對非主動衡器提出了兼容性的需求，并在附錄F中規則了對稱重指示器的兼容性的檢測辦法。R76附錄F中對稱重指示器規則了為斷定zui大信號電纜長度而需求進行的鼓勵主動抵償功用（即鼓勵反應功用，或稱長線主動抵償功用）的測驗辦法。R76-2006中關于稱重指示器的內容吸收了WELMEC 2.1《稱重指示器實驗攻略（非主動衡器）》中的思維，因此這篇文章中咱們從WELMEC 2.1《稱重指示器實驗攻略（非主動衡器）》開端評論這個論題。
1 疑問的提出
R76將非主動衡器的zui大允差按差錯分配系數Pi分配給組成衡器的各個模塊，并要滿意下式的需求：
P12 +P2 2+P3 2+… ≤ 1
銜接稱重指示器與稱重傳感器的信號電纜也會引進差錯。R76將該差錯合并在分配給稱重指示器的差錯中。信號電纜導致稱重差錯的首要要素是阻抗，關于一般的直流鼓勵的稱重外表即是電纜的直流電阻。穩定溫度下信號電纜電阻導致的差錯在標定進程中就主動校對了，而環境溫度改動導致的電纜電阻改動將能夠導致衡器運用中的稱量差錯。R76和WELMEC 2.1以為該差錯是斷定信號電纜長度的決定要素。
2 WELMEC 2.1《稱重指示器實驗攻略（非主動衡器）》的測驗辦法
WELMEC是歐盟成員國法定計量組織與EFTA之間的一個協議。WELMEC 2.1《稱重指示器實驗攻略（非主動衡器）》是一個引薦性的攻略[1]，但它的首要思路已體現在R76-2006中。WELMEC 2.1的附錄5“稱重傳感器接口的實驗”具體介紹了斷定zui大電纜長度的實驗辦法。其斷定電纜電阻發生的zui大答應差錯E纜用下圖表明：
圖1 分配給信號電纜的zui大答應差錯
上圖中，ES為稱重指示器在工作溫度上限和工作溫度下*程改動量的一半。
WELMEC 2.1以為電纜導致衡器的差錯是因為電纜電阻的改動影響到了稱重傳感器的鼓勵電壓，然后發生了差錯，并由此推導了核算公式和測驗辦法。
圖2 WELMEC 2.1測驗傳感器接口的原理圖
WELMEC 2.1的實驗辦法是：先按稱重外表答應銜接的傳感器個數挑選Rex，再挑選不一樣的Rc丈量zui小載荷下和zui大載荷下的示值，核算單位Rc對量程改動的影響Sx，再用下式核算zui大電纜電阻：
R纜=E纜`max×5/Sx[Ω]
其間 E纜`max =（pi×mpe×100）/（n`max×e）-Es
再依據導線的截面積和電阻率核算出zui大電纜長度。
因為六線制稱重指示器對鼓勵電壓的改動起到了抵償作用，因此電纜電阻的改動影響到了稱重傳感器的鼓勵電壓然后發生了差錯的定論是過錯的。盡管如此，WELMEC 2.1的測驗程序仍是有意義的，僅僅該測驗辦法固定了一些參數，對運算進行了簡化。固定的參數是：zui大工作溫度規模是50℃，溫度的改動規模為zui大工作溫度的1/2，即25℃；導線電阻的溫度系數α取為4×10-3。
在實踐中，按此辦法對有的稱重指示器測驗和核算出的信號電纜zui大長度有能夠到達難以想象的如數千米的長度。
3 OIML R76的測驗辦法
R76-2006 的C.3.3.2.5 規則了電纜導致差錯的上限Δspan（ΔT）為“溫度導致的稱重指示器zui大量程差錯與答應差錯限值之間的差被為主動抵償設備對量程抵償作用的極限。無論如何，由抵償發生的作用不該大于zui大答應差錯值乘以pi的三分之一。”即要滿意
Δspan（ΔT） ≤ pi × mpe - Emax（ΔT）
和 Δspan（ΔT） ≤ 1/3 pi × mpeabs
如下圖所示：
圖3 R76-2006規則的zui大答應電纜導致的量程改動
R76-2006中C.3.3.2規則了電纜zui大長度的測驗辦法：用分流電阻模仿銜接傳感器的zui大數量，用電阻模仿鼓勵線和主動抵償線的電阻。將稱重指示器、模仿電纜和稱重傳感器銜接好后先進行校準，再按zui大工作溫度規模（例如50℃）內電阻的改動值在兩個方向上改動電纜電阻，量程的改動均不超越Δspan（ΔT）。
R76-2006與WELMEC 2.1的規則有所不一樣，相對說來，R76的辦法更為簡略、科學和緊密些。
4 信號電纜對非主動衡器準確度影響的剖析
實際上在六線制稱重指示器情況下，信號電纜電阻的改動導致的量程改動是因為電纜電阻Rc與鼓勵反應電路輸入阻抗Rf構成的分壓改動形成的。由此能夠預算出鼓勵反應電路輸入阻抗的zui小值Rf min。假設Rf min>>Rc，可按下式近似預算：
Rf min≥2×ΔRTemp×nind/Δspan（ΔT）
式中nind為稱重指示器的zui大檢定分度數，ΔRTemp為在工作溫度規模內電纜電阻的改動量。
ΔRTemp = Rcable×α×（Tmax-Tmin）
式中α 為電纜資料電阻率的溫度系數，例如銅為 0.00391/K
例如，外表的zui大檢定分度數nind=5000，描繪的zui大電纜電阻Rcable=10Ω，工作溫度規模-10℃到40℃，
ΔRTemp=10×0.00391×（40-（-10））=1.955（Ω）
zui大答應的電纜導致的量程改動Δspan（ΔT）=0.5e，則鼓勵反應電路的zui小輸入阻抗Rf min為
Rf min≥2×1.955×5000/0.5=39100（Ω）
鼓勵反應電路的輸入阻抗也可用鼓勵電壓除以鼓勵反應電路的輸入偏置電流來預算。
使用現代的電子技術及元件，鼓勵反應電路的輸入阻抗能夠輕松到達乃至遠遠超越上述目標，此刻約束信號電纜zui大長度的要素就不是鼓勵反應功用，而是因為鼓勵線電阻的壓降形成稱重傳感器鼓勵電壓降低，使每檢定分度值輸出的信號電壓降低，有能夠滿意不了稱重指示器對每個檢定分度值zui小信號電壓的需求，因此不滿意衡器的兼容性需求。
5 主張R76的修正內容
歸納以上所述，按鼓勵反應功用來斷定zui大信號電纜長度是不全部不緊密的，在衡器兼容性審閱中僅簡略地用zui大電纜長度或zui大電纜電阻來判別衡器是不是合格也是不合適的。
按R76 C.3.3條的需求，鼓勵主動抵償功用在zui大鼓勵電壓、zui多數量的稱重傳感器、zui大電纜長度的條件進行測驗，這里沒有規則也不該該規則在zui高靈敏度下進行測驗。主張R76往后的新版本應進一步清晰這一點，或一致規則在zui大信號電壓下進行測驗，一起在兼容性核對中核對每檢定分度值的zui小信號電壓時，要添加思考信號電纜的電壓降的需求。
6 定論
稱重指示器的鼓勵反應功用有必要進行測驗，但應進一步清晰合理的測驗辦法。約束信號電纜zui大長度的要素，不只僅為鼓勵反應功用，還應思考是不是滿意每個檢定分度值的zui小信號電壓的需求。這樣的歸納思考的結果是，在銜接傳感器數量較少時，能夠用更小截面或更大長度的信號電纜，一起避免了現有規范中能夠呈現的不滿意兼容性需求的縫隙。