引 言 隨著工業自動化要求及現代工業發展的需要，在工業過程控制方面稱重系統的應用越來越多，尤其是在傳感器模塊方面的應用也越來越多。例如石化行業中許多過程控制用大料倉的稱重，大罐子的稱重等非貿易結算的場合，尤其是很多用流量計的場合現在都改為的稱重方式，在系統進行標定的時候存在許多實際操作的困難，這些大料倉，大罐子的稱重系統通常都很難加載。通常的做法有替代法標定，是指用水來代替砝碼再稱量水的重量的方法標定，非常繁瑣。同時有些容量巨大的稱重系統如上千噸的稱重系統，從組織砝碼開始標定一次的代價非常之高，即使用加載的方法標定通常只是加載到滿載的5％左右，精度無法保證，有的根本就無法加載（如密封的罐）。所以就提出了能否不用加載的方式進行標定的市場需求。首先從用戶的角度來講極大的方便了用戶，系統的安裝調試非常方便，大大節約標定系統的成本，提高效率。其次，從商務及技術先進性角度來講，那些沒有掌握免標定技術的公司在競標中就處于劣勢，而能提供給用戶有免標定功能的廠家就明顯占據競爭優勢。 這種免加載標定的方法可以稱之為電子標定法，即用高精度模擬器模擬傳感器在加載情況下的實際輸出，這種應用以前就有，但精度很低。本文的介紹的標定方法是通過測量或計算研究在不同情況下系統各個相應環節的信號衰減，如何更準確的模擬真實系統輸入到儀表進行設定時的輸出，可以達到不用加載比較精確的標定系統的目的，在機械誤差較小的情況下可以達到千分之一的精度。 由于國家的計量法，在牽涉到貿易結算的秤的標定是不便采用此種這種免標定的方式的。同時由于這種免加載標定是無法消除稱機械誤差的，在稱臺機械誤差較小及精度要求不是非常高的場合，加載困難或無法進行加載時具有很高的實用價值。 1．標定原理及稱重系統組成 1.1 標定原理： 其中，Wci 為標定完第i個傳感器的輸出的重量值 Xi 為第i 個傳感器的輸出值 Woi 為第i個傳感器在空稱臺時的輸出重量值 Fci 為第i 個傳感器的角差系數 Fs 為量程系數 Wct 為標定完的系統輸出重量值 如果系統是模擬傳感器組成的系統，系統中所有的傳感器是通過接線盒接在一起輸入到儀表，系統的輸出值X為初始測量值，要得到標定后準確的重量值Wct，必須求得量程系數及空秤臺輸出重量值（角差系數在這里都認為是1）。為得到這兩個系數則需要所謂的標定。標定時，先記錄下空秤臺的輸出，再加一個已知的重量，得到的系統輸出值即可算出系統的量程系數，這是最關鍵的參數。這樣系統就標定好了，在以后的稱重情況下系統輸出值就為具體的重量值。 1.2 系統結構 系統構成參見下圖，該免標定流程主要由傳感器模塊，接線盒，儀表，計算機，模擬器，電纜線，數字萬用表等組成。 在上小節的標定原理的分析中我們可以得知，只要知道系統的量程系數及在空秤臺下的輸出，系統就可以標定了，如果沒有載荷可加，只要知道系統量程系數那么整個系統也可以進行標定。系統免加載標定的原理對數字式傳感器系統是通過傳感器的靈敏度計算系統的量程系數；對于模擬傳感器系統則是通過傳感器模擬器來模擬在加載情況下的傳感器的輸出并計算系統的量程系數。 2．免加載標定實施方案 從上面得分析可知， 不加載標定的關鍵是確定系統的量程系數，只要知道量程系數就可以實現免加載標定，下面將系統分為數字系統及模擬系統兩部分分別進行討論。 2.1 數字系統的實施方案 一般的免標定是不能調整角差的，因為調整角差即相當于調整各傳感器靈敏度的。模擬系統因無法得知靈敏度調整的大小，所以不作角差調整。數字系統如果希望免加載標定的時候考慮角差影響，可以通過一個未知重量的重物進行角差調整。 舉例說明： 角差系數是用來平衡每個傳感器的權重的，如果每個傳感器角差系數為1，則整個系統的輸出為各傳感器輸出之和。這里角差調整可以通過測試出系統在每一角上的總的輸出，然后計算出各個角的角差系數，下面通過一個例子來說明其過程。 取30噸數字汽車衡，用6只22.5噸數字傳感器（額定輸出為100000內碼），T800儀表，角差調整過程如下： 1）加載重塊于各個角，讀取儀表在各角的總輸出值即： 如果不考慮角差的影響的前提下，如下是數字系統免標定的影響因素： 2.2 模擬系統的影響因數: 3．逐步加載標定法 在有些場合需要標定精度較高，就必須考慮機械誤差的修正，那么使用免加載標定就不能達到這種要求。這里有一種可以用小砝碼加替代物標定的方法進行系統的精確標定。 3.1 方案一 ● 先按一般的標定方法用小砝碼標定一遍，得到第一個從零載到一定重量（小砝碼的重量）應用時的量程系數a1。 ● 加替代物到一定重量（顯示重量為小砝碼重量左右，此時的量程系數為a1），再加小砝碼重新標定，得到第二個從小砝碼重量到2倍小砝碼重量應用時的量程系數a2。 ● 加替代物到顯示重量為2倍小砝碼重量左右，再加小砝碼重新標定，得到第二個從小砝碼重量到3倍小砝碼重量應用時的量程系數a3。 ● 以此類推直到達到該稱重系統總容量的一定的百分比，得到一系列的量程系數，在儀表中根據需要確定適當的量程系數，也可以采取不同重量下采用不同的量程系數的方式。 注意事項：如果次數過多可能造成由砝碼誤差造成的累積誤差。 3.2 方案二 ● 先按一般的標定方法用小砝碼標定一遍，得到第一個從零載到1/3系統容量時的量程系數a1。 ● 加替代物到1/3系統容量左右，再加小砝碼重新標定，得到第二個從1/3系統容量到2/3容量的量程系數a2。 ● 加替代物到2/3系統容量左右，再加小砝碼重新標定，得到第三個從2/3系統容量到滿量程的量程系數a3。 ● 在儀表中采用分段量程系數的方式進行計算。 4．結束語 免加載標定是一種無法在現場實現砝碼標定的取而代之的電子標定方法，是不能消除機械誤差的.其精度關鍵取決于如何準確的模擬在傳感器加載情況下的整個系統的輸出，需要計算在各種情況下信號的損失，理清整個系統的構成形式，傳感器的各自的特性（靈敏度，容量，6線制還是4線制等），各個儀表的功能（分度數及分度值的設定等），接線盒信號損失及電纜上信號損失，及他們之間的相互關系等。本文介紹的逐步加載標定法則是在現場無法加載大砝碼，又能大部分消除機械誤差的一種實用的標定方法，具有很高的實用價值.