前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅是一種新型地磅，它具有稱量精度高、精度保持性好、結(jié)構(gòu)新穎、工藝先進(jìn)、性價(jià) 比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，科學(xué)地解決了目前我國(guó)大型地磅精度保持性差、使用壽命低的技術(shù)難題，完全符合我國(guó)大型地磅高稱量精度、高精度保持性的發(fā)展方向,具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景和應(yīng)用推廣價(jià)值。

0.引言

地磅俗稱“汽車(chē)衡”是一種非常常見(jiàn)的大型計(jì) 量設(shè)備,廣泛應(yīng)用于貿(mào)易、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、糧庫(kù)、礦山、工廠、 港口碼頭等行業(yè)的進(jìn)出物資計(jì)量和數(shù)據(jù)管理。然而 方面由于公路運(yùn)輸車(chē)輛大型化、品種多、載重范圍大,特 別是我國(guó)車(chē)輛超載超限現(xiàn)象非常普遍,地磅損壞事故 不斷發(fā)生,電子汽車(chē)衡的精度保持性和使用壽命均受到 嚴(yán)重挑戰(zhàn),其發(fā)展已陷入了困境。另一方面，交通運(yùn) 輸安全一直是社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn),而載重汽車(chē)的嚴(yán)重 偏載是造成車(chē)輛行進(jìn)中急彎時(shí)傾翻或部分輪胎因負(fù)荷 過(guò)大爆裂,引發(fā)重大交通事故的重要原因之一。

為打破地磅發(fā)展的困境，強(qiáng)化交通運(yùn)輸安 全，由公司和高等專科學(xué)校聯(lián)合組 成新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，研制了前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅。該衡器科學(xué)地解決了地磅精度保持性差、 使用壽命低的難題,具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

1.地磅的稱重原理簡(jiǎn)介

地磅一般由稱重顯示儀表、稱重傳感器和 稱重秤臺(tái)等幾部分組成。8只傳感器分布在承重秤臺(tái) 下方的彈性體應(yīng)變梁上。被稱量重物或載重汽車(chē)置于 承重秤臺(tái)上，在重力作用下,秤臺(tái)將重力傳遞至承重支 撐頭（連接件)使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生形變。同步地 使粘在彈性體應(yīng)變梁上的電阻應(yīng)變計(jì)發(fā)生形變而改變 電阻值，由于應(yīng)變計(jì)是連接成平衡電橋式的，應(yīng)變計(jì)電 阻的變化會(huì)引起電橋的不平衡,從而輸出與重量數(shù)值 成比例的信號(hào)給稱重儀表,儀表內(nèi)的線性放大器將電 信號(hào)放大，再經(jīng)模擬/數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信 號(hào),最后經(jīng)儀表的微機(jī)處理機(jī)（CPU)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理 后直接在儀表上顯示重量數(shù)據(jù)。

傳感器內(nèi)部基本原理如圖1所示。

整個(gè)顯示儀由放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、主處 理器和顯示屏組成。傳感器輸出的毫伏信號(hào)經(jīng)放大器 放大、濾波器濾波后被調(diào)制成符合規(guī)定模擬信號(hào)送入 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為可處理的 數(shù)字信號(hào)，主處理器再根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)和策略 對(duì)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將處理和運(yùn) 算的稱重結(jié)果顯示在CRT上以供使用。在此過(guò)程中， A/D轉(zhuǎn)換器是至關(guān)重要的，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精度決定了地磅的稱重精度。

2前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅

地磅采用的技術(shù)核心是‘‘力一電”轉(zhuǎn)換技 術(shù)，由于電子技術(shù)和機(jī)械加工工藝的發(fā)展,稱重領(lǐng)域的 傳感器技術(shù)和儀器儀表技術(shù)已經(jīng)非常成熟。地磅傳統(tǒng)稱重方式有靜態(tài)式、動(dòng)態(tài)式和動(dòng)靜兩用式三類。 其中，靜態(tài)地磅的稱重精度可達(dá)國(guó)標(biāo)三級(jí) (OIML m),可用于貿(mào)易結(jié)算，是目前電子汽車(chē)衡的主 流。但其常常在使用一兩年后精度就嚴(yán)重下降，有時(shí) 甚至損壞,其精度保持性差、使用壽命短的狀況已成為 用戶反映最強(qiáng)烈的問(wèn)題，然而提高計(jì)量精度和提高使 用壽命二者無(wú)法兼顧。動(dòng)態(tài)地磅雖然過(guò)載能力 強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，但由于其稱重精度不高（稱重?cái)?shù)據(jù)不 能用作貿(mào)易結(jié)算），使其無(wú)法成為地磅的主流, 主要用于公路的計(jì)重收費(fèi)和公安交通部門(mén)整治交通秩 序、打擊超限超載。動(dòng)靜兩用地磅不僅存在動(dòng) 態(tài)使用壽命短、靜態(tài)稱量精度低的致命缺陷，而且既難 以長(zhǎng)期保持高的稱量精度，又對(duì)動(dòng)態(tài)稱量車(chē)輛的行駛 速度有嚴(yán)格要求，其發(fā)展也受到限制。傳統(tǒng)的這三 類地磅不是精度保持性差，就是稱量精度太低, 不能滿足現(xiàn)代發(fā)展對(duì)大型地磅高稱量精度和高 精度保持性的要求。因此,我們必須要進(jìn)行創(chuàng)新。

2.1傳統(tǒng)稱重工藝

傳統(tǒng)的地磅的稱重工藝都是一次稱重工 藝，載重汽車(chē)駛上地磅的稱重秤臺(tái)進(jìn)行稱重，稱 重結(jié)果在儀表上顯示并打印出來(lái)，稱重結(jié)束,其檢測(cè) 工藝技術(shù)路線如圖2所示。

2.2稱重工藝技術(shù)路線創(chuàng)新

我們要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一是在高的稱量精 度前提下,如何提高精度保持性？從而延長(zhǎng)其使用壽 命。創(chuàng)新后的前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅的稱重工藝 為二次稱重工藝，即在高精度稱重的前面增加了一次 快速動(dòng)態(tài)粗約稱重,其稱重技術(shù)路線如圖3所示。

2.3地磅結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

為實(shí)現(xiàn)二次稱重工藝，我們?cè)趥鹘y(tǒng)地磅的 衡的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新。前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2. 3. 1 增設(shè)前衡

在高精度靜態(tài)地磅（簡(jiǎn)稱主衡）前設(shè)置一臺(tái) 具有耐沖擊、抗過(guò)載、快速動(dòng)態(tài)稱重特點(diǎn)的軸重衡（簡(jiǎn) 稱前衡）,前衡與主衡形成雙聯(lián)稱重關(guān)系；在前衡與主 衡之間設(shè)置一段緩沖地段，車(chē)輛經(jīng)過(guò)前衡動(dòng)態(tài)稱重后， 其數(shù)據(jù)及時(shí)送至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，對(duì)主衡形成信息的 前置輸送；若車(chē)輛符合主衡的稱量范圍，緩沖地段設(shè)置 的擋車(chē)欄桿自動(dòng)打開(kāi)，車(chē)輛可駛上主衡進(jìn)行高精度靜 態(tài)稱量；若車(chē)輛超載超限,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)指令， 緩沖地帶設(shè)置的通道處于關(guān)閉狀態(tài)，不允許車(chē)輛駛上 主衡,保護(hù)主衡免受超標(biāo)車(chē)輛所帶來(lái)的危害，地磅的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和長(zhǎng)使用壽命得以實(shí)現(xiàn)。

2.3.2前衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

前衡利用單軸稱重動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡的技術(shù)原理，將原 衡器秤臺(tái)（0. 9 x3m,4傳感器）分成兩個(gè)稱重平臺(tái)（每 個(gè)規(guī)格0. 9x1. 5m,4傳感器），這兩個(gè)左右平行的基坑 式稱重平臺(tái)組成了動(dòng)態(tài)稱重的前衡，當(dāng)載重汽車(chē)動(dòng)態(tài) 駛過(guò)時(shí),左右稱重臺(tái)就分別測(cè)出車(chē)輛每根載重軸左右 車(chē)輪的實(shí)際承重量，其承重之和就是相應(yīng)載重軸的軸 荷,各軸軸荷的總和就是該載重汽車(chē)的總重,各軸左右 車(chē)輪承重量之差即為相應(yīng)載重軸的左右偏載量。

3.前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅的獨(dú)特功能

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)稱重工藝和地磅的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng) 新,再配置公司研發(fā)的計(jì)算機(jī)稱重管理 系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng),并安裝上專用功能軟件,該軟件 為稱重系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理軟件，主要用于載重汽車(chē)各軸 稱重?cái)?shù)據(jù)的分析、處理和判斷，并發(fā)出允許或拒絕（報(bào)警等）上主衡精確稱重的指令。前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅的各項(xiàng)主要性能指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.1地磅前置動(dòng)態(tài)保護(hù)功能

在主衡前設(shè)置一臺(tái)動(dòng)態(tài)稱量的前衡,前衡與主衡形成 雙聯(lián)稱重關(guān)系,前衡的稱重?cái)?shù)據(jù)具有快速動(dòng)態(tài)化測(cè)量的特 點(diǎn),重在檢測(cè)車(chē)輛是否超出主衡量程、是否超載或嚴(yán)重偏 載,對(duì)主衡形成信息的前置輸送,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)這些信息 (或數(shù)據(jù))進(jìn)行分析和處理,并發(fā)出指令,阻止超標(biāo)車(chē)輛開(kāi) 上主衡,對(duì)主衡形成了防超量程大負(fù)荷沖擊保護(hù)。主衡是 以江西大眾衡器公司開(kāi)發(fā)的雙向變截面鋼結(jié)構(gòu)電子平臺(tái) 秤秤臺(tái)為基礎(chǔ),匹配了更高精度的稱重傳感器和儀表,主 衡的靜態(tài)稱量精度等級(jí)可達(dá)OIML II;OIML II準(zhǔn)確度等 級(jí)的地磅產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。目前,國(guó)內(nèi)外地磅均不具備這種自我保護(hù)功能。

3.2載重車(chē)輛偏載檢測(cè)功能

前衡由位于同一直線上左右平行的兩個(gè)基坑式動(dòng) 態(tài)稱重臺(tái)組成，當(dāng)載重車(chē)輛以一定速度通過(guò)時(shí)，兩個(gè)動(dòng) 態(tài)稱重臺(tái)分別測(cè)出了每根軸上兩邊車(chē)輪的實(shí)際重量， 兩邊車(chē)輪的實(shí)際承重量之差即為相應(yīng)載重軸的偏載 量。目前，國(guó)內(nèi)外各類地磅都沒(méi)有這種測(cè)量車(chē) 輛左右偏載的功能。

3.3主地磅秤臺(tái)防沖撞功能

在主衡的秤臺(tái)上安裝了防沖撞鎖緊裝置，借助于 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制秤臺(tái)鎖緊裝置動(dòng)作，當(dāng)汽車(chē)駛上秤臺(tái) 停穩(wěn)后,鎖緊裝置釋放開(kāi)始稱重,做到稱重時(shí)秤臺(tái)只受 到車(chē)輛的垂直壓力；當(dāng)汽車(chē)駛上和駛離秤臺(tái)時(shí),鎖緊裝 置鎖緊,這時(shí)秤臺(tái)與地基連成一體,減弱了汽車(chē)上下秤 臺(tái)時(shí)對(duì)秤臺(tái)造成的沖擊,降低了稱量誤差。同時(shí),有利 于主衡高精度的保持。

4.結(jié)束語(yǔ)

前置動(dòng)態(tài)測(cè)量保護(hù)式地磅由于采用了多項(xiàng)新技術(shù),其主衡準(zhǔn)確度等級(jí)完全達(dá)到OIML II的標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué) 地解決了我國(guó)地磅精度保持性差、使用壽命低 的難題,具有稱量精度高、精度保持性好、結(jié)構(gòu)新穎、工 藝先進(jìn)、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)安裝、使用、維修非 常方便。經(jīng)用戶廣泛使用，證明其精度保護(hù)性好,有獨(dú) 特的功能特性,有利于企業(yè)車(chē)輛交通安全管理，受到用 戶的一致好評(píng),經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有廣闊的 推廣應(yīng)用前景。