汽车磅秤(电子汽车衡)目前使用的传感器一般有两种:柱式传感器、桥式传感器,那么如何选择使用大型汽车磅秤的传感器呢?
以下是两种传感器的优缺点对比!
1.柱式传感器
优点:结构紧凑、过载能力比较强、固有频率高动态响应快、安装较方便、制造成本低。
缺点:抗侧向和偏载能力较差、固有线性较差、传感器不易固定易旋转。
柱式传感器归功于以上的优点,所以在大型汽车磅秤使用的比较多,但是其缺点也是无法回避的。
抗侧向能力差,而大型汽车磅秤秤体是钢铁制品,在使用地如果一年内的温差较大,按照金属的线膨胀系数,长度会产生变化,使固定的大型汽车磅秤传感器产生位移,且超出了传感器允许位移量的范围,从而影响大型汽车磅秤的准确度。
还有,柱式传感器易旋转,在使用时大型汽车磅秤传感器不断微量旋转,甚至会将电缆线拉断。因为大型汽车磅秤在使用过程中在水平状态下允许一定的位移,这样传感器也可能随之晃动,在不断的晃动中,电缆线就不断被缠绕大称重传感器上,甚至被拉断。
最后,就是柱式传感器的偏载能力差的问题,使用柱式传感器的大型汽车磅秤体在热胀冷缩的影响下使秤体两端的传感器产生倾斜度大,从而带来偏载分力,称量值越大造成的偏载误差越大。
2.桥式传感器
优点:对加载点变化不敏感、抗偏载性能好、固有线性好、安装方便、传感器固定不旋转、制造成本低。
缺点:重心较高、过载能力较差、大称量的传感器难以达到高的准确度等级。
采用桥式传感器的大型汽车磅秤,在使用过程中其球状压头随着大型汽车磅秤秤体长度变化,压头也在弹性体的球窝内沿着长度方向滚动,使作用力加载方向偏移,从而产生偏载。虽然桥式传感器的抗偏载性能比较好,但是位移量较大是也会影响大型汽车磅秤的准确性。
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系统误差的特征
系统误差的特征是它的确定性,即实验条件一经确定,系统误差就获得了一个客观上的确定值,一旦实验条件变化,系统误差也按一种确定的规律变化。系统误差的发现、减小和消除是个比较复杂的问题,无一般规则可循。要根据有关专业知识和实验人员的经验,很好地分析整个实验所依据的原理、测量方法的每一步和所用的各种仪器,以及所获得的全部测量数据,找出产生误差的各个原因,这样才有可能设法在测量结果中减小和消除它的影响。但是,研究系统误差的特征、性质及其对测量的影响,也可得出一些一般原则,使我们能够了解在一些典型的出现系统误差的情况下,如何着手去发现和消除系统误差。
系统误差的来源
实验中系统误差的产生,大致有以下几方面的原因:
①仪器构造上的不完善。如天平两臂不等长;测量仪表转动部分偏心;滑线电阻电丝不均匀;螺旋测微计有空行程等。
②仪释未经很好地调整和核准。例如,仪表量具等没有调整到理想状态,仪器未经校准,测量时外部条件的变化和影响等。
③个人误差。这是由测量人员本身特点而引起的,如测量人员的固有习惯、生理上的分辨能力和反应速度等。这些个人因素将造成测量人员对某一信号的记录有超前或滞后的趋势,读取数据时,有始终偏大或者偏小的客观效果。
④方法误差或理论误差。这类误差主要是由于研究方法和所依据的理论公式的近似性所引起。如理论公式所要求的某些条件在实验中未被满足,测量方法和测量技术不完善,选用的经验公式只是各参量实际函数关系的粗略近似等。
⑤环境误差。这是由于测量仪表工作的环境(湿度、气压、温度等)不是仪表校验时的标准状态,而是随时间在变化,从而引起的误差。
⑥安装误差。这是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。例如,应严格水平放置的仪表,未调好水平位置;电气测量仪表误放在有强电磁场干扰的地方和温度变化剧烈的地方等。
⑦定义误差。例如,在测量一个随机振动的平均值时,取测量的时间间隔以不同,得到的平均值就不同。即使在相同的时间间隔下,由于测量时刻不同,得到的平均值也会不同。引起这种误差的根本原因在于没有规定测量时应当用多长的平均时间。图4-11所示是随机振动的波形图,从该图上可以清楚看出测量时间间隔不同对平均值的影响。
现以测量振荡器的输出功率为例,说明系统误差的来源。
例如,图4-12所示为间接测量振荡器输出功率的线路。图中标准电阻尺作为负载,并用一只电压表测量它两端的电压U,然后用下面的近似公式计算振荡器的输出功率,即
式中,ru——电压表测量电压的误差;rR——标准电阻的误差。
如果测量是在正常工作条件下进行的,ru与rR应为电压表和标准电阻的基本误差;如果在测量时温度偏离了仪器的正常温度条件,还必须考虑温度变化所引起的附加误差。
必须指出,根据式P=U2/R来决定振荡器输出功率时,忽略了电压表本身的功率损耗 。如果不能忽略而且对测量结果又没有进行修正,这时还必须考虑由于测量方法不完善所引起的误差。
由图4-12可以看出,振荡器输出的实际值为
总的来说,在估计测量结果的误差时,必须结合具体的问题,对误差来源进行全面分析,力求不遗漏、不重复,特别要注意那些对测量结果影响很大的误差因素。
系统误差的分类
1)系统误差按其掌握的程度分类
①已定系统误差。这种误差在测量过程中其大小和符号均已确定。例如,用电流表测量 某电流得值5 A,若该示值的修正值为0.01 A,而在测量过程中由于某种原因对测量结果未加 以修正,就会产生一0.01 A的已定系统误差。
②未定系统误差。这种误差是指其大小或符号有一个不确知,或两者均不确知的误差。 例如,用一只已知其准确度等级为a及量限为Un的普通电压表去测量某电压U,这时如果按式(4-23)估计,测量的相对误差
则误差为未定系统误差。因为这时只估出了误差限,并不知道测量电压误差的确切大小及符号。
2)系统误差按其出现的特征和性质分类
①恒定的系统误差。这类误差的特点是其大小和符号始终不变,例如,精密天平两臂的比值应为1,但由于制造上的不完善,难以保证这一条件,因而给测量结果引人定值系统误差。量具的零点读数未经校准;伏安法测量电阻未考虑两种仪表的相互影响;进行测量时的条件不符合仪器所要求的工作条件等。这些都会给测量结果引人恒正或恒负的恒定系统误差。
②变化的系统误差。其特点是误差的大小和符号在测量过程中变化不定,或按照一定的规律变化。按其变化的特性又可细分为以下几类:
•线性变化的系统误差。例如,用电桥法测电阻时,由于电桥平衡是通过检流计指针(或光标)指零来判定的,但检流计指示会有漂移,如果时间不长,可视其为线性漂移,它引起的误差即为线性系统误差。用电位差计测量电动势时,在电位差计的工作回路中, 电池电压随着放电时间而逐渐降低,也会给测量结果引人线性变化的系统误差;线膨胀测量实验中,被测物体在某温度下的长度Lt,由于温度偏差△t引起的测长误差△L亦为线性误差。其他如测长米尺的刻度累积误差;千分尺测微螺杆的螺距累积误差等都具有线性误差的特性。
•周期性变化的系统误差。在整个测量过程中,若随着测量值或时间的变化,误差的大小和符号是按一定的规律呈现周期性变化,称为周期性误差,其变化曲线如图4 -13 所示。测角仪器(如分光仪、糖量计等)的偏心差即属于此类,它在任何相差半个周期的两对应点处误差的值相等,而符号相反。在0°和180°时误差为0;在90°和270°时误差大,等于±e。
③变化规律复杂的系统误差。在整个测量过程中,这类误差按照确定的而又比较复杂的规律变化。例如,电表指针偏转角度与电磁力矩之间不能严格保持线性关系,而刻度盘仍采用线性刻度,这种情况下所产生的系统误差就属于这一类。
典型案例回顾
某电厂#3机为处理OPC电磁阀漏油事故而停机检修,在停机过程中,转速下降到约1700rpm时,由于机组振动大,造成DEH测速探头A被打坏,紧接着在转速下降到约1300rpm时,测速探头B也破打坏。由DEH中对转速信号进行了三选二处理,因此DEH测速为0。此时,如果机组冲转,则有可能造成调门快速开启,引起机组的非正常超速。
技术分析
上述现象出现是由于机组轴振大,测速齿轮的径向跳动超过了转速探头与测速齿顶的间隙所致。
DEH-IIIA系统通过MCP卡(C2908306)和MCP-TB端子板(C2908296)配合进行转速的测量。其中MCP-TB端子板(C2908296)只起到对测速传感器感应电压的转接功能,即,感应电压直接送到MCP卡,在卡里进行脉冲计数,得出转速值。
因此,当测速探头故障,或线路故障,感应电压为零时,测出的转速值即为零。如果此时转速回路运行,则会引起机组转速的飞升,影响机组的安全可靠运行。
解决方案
针对上述问题,新华公司技术人员总结多方经验,经过研究设计,用新型MCP-TB端子板(C2908476)替换原有的MCP-TB端子板(C2908296)。改进后的DEH-IIIA的测速系统,在同样稳定可靠的前提下,增加了转速传感器故障检测和报警功能,能更有效地判断转速信号是否异常。
新型端子板的工作原理
对于不同的洞探头,其正常工作时具有一定范围的内阻。探头故障,或线路故障时,除了引起感应电压的变化,也将使探头的内阻发生变化。因此,通过检测探头的内阻大小可以间接地反映探头的正常状态。即,新型MCP-TB端子板在将感应电压直接送到MCP卡,在卡里进行脉冲计数,得出转速值的同时,通过端子板上的整流滤波和限值比较电路,将感应电压转换为判断信号是否异常的开关量;另外还通过稳压检测电路将信号电源是否异常转换为开关量,并将两者连接到输出端子上。
实际应用时,可以端子上将上述两个开关量取出,接入DI板,读入DPU,通过组态进行判断。因此,改进后的DEH-IIIA测速系统能够判断就地探头是否故障,线路连接是否异常(是否短路或断路)从而判断转速信号的有效性,以便DEH采取有效措施,防止超速,从而能确保机组的安全运行。
测速卡端子板(简称MCP-TB)是配合测速卡(MCP卡)使用的端子板。作为MCP卡输入/输出接口,共可接入6路脉冲信号,12路DO信号.端子板上有2个37芯电缆插座P1及P2,P1通过一根有3个并行端口出口的I/O电缆,同时连接3块MCP卡,通过相同的电缆,P2同时连接3块OPC-MCP卡。