地磅傳輸電纜超長引發(fā)的問題和解決方案

本文分析了地磅因傳輸電纜超出允許長度，造成準(zhǔn)確度下降乃至超差的原因，以及采用等值電阻法、六線制法、中繼器續(xù)程法等方法，在保證地磅準(zhǔn)確度的情況下，解決因環(huán)境因素延長傳輸電纜長度的方案。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)效率的提高，經(jīng)營企業(yè)在用的地磅逐年增多，經(jīng)營者與消費(fèi)者雙方由于在稱量過程中產(chǎn)生計量糾紛的現(xiàn)象時有發(fā)生。造成原因之一是由于地磅的位置與稱重的二次儀表之間的距離較遠(yuǎn)，稱重傳感器（以下簡稱傳感器）與稱重顯示器（以下簡稱顯示器）之間信號傳輸電纜超出允許長度（業(yè)內(nèi)稱為長線）。另外信號傳輸電纜一般都鋪設(shè)安裝在地表以下，并且受溫度變化、自然氧化等環(huán)境條件的影響，造成地磅準(zhǔn)確度下降乃至超差。對此，小編就這一現(xiàn)象的原因和解決方法做以下分析與探討。

一、長線連接存在的問題

地磅通常使用四線式的稱重傳感器，兩根電源線、兩根信號線，通過傳輸電纜與顯示器連接，傳輸電纜是定長度、定電阻值的四芯帶屏蔽線電纜。有時受使用環(huán)境限制，傳輸電纜必須超出允許長度，即業(yè)內(nèi)稱為長線連接。采用長線四線式連接，存在以下現(xiàn)象，影響稱重結(jié)果：

（1）當(dāng)傳感器與顯示器之間距離較遠(yuǎn)，采用長線連接方式，由于傳輸電纜長度的改變和電源線電阻的變化，導(dǎo)致加在傳感器電橋兩端的激勵穩(wěn)壓源電壓產(chǎn)生二次壓降變，造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。

（2）當(dāng)傳感器與顯示器之間距離較遠(yuǎn)，采用長線連接方式使信號線的電阻值發(fā)生變化，而導(dǎo)致輸出信號發(fā)生變化，造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。

（3）地磅設(shè)計時考慮到定長度、定電阻值的傳輸電纜，經(jīng)檢定合格后的地磅在允許使用的環(huán)境條件能夠保證其測量的準(zhǔn)確度。采用長線連接方式，即使檢定合格，當(dāng)環(huán)境條件變化時，也會造成地磅準(zhǔn)確度下降，乃至超差。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)通常的做法是：因為電纜線的長度增加，其本身的壓降增大，則傳感器輸出到顯示器的電壓信號變小，為了滿足相同的額定量程，調(diào)整顯示器輸入信號的放大倍數(shù)，提高其靈敏度的方法對線路損耗進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法存在以下問題：一是當(dāng)傳輸電纜信號弱時或地磅空載時，因干擾信號被放大，顯示器的顯示值跳變；二是存在(自置零閾)置零準(zhǔn)確度的檢定不合格現(xiàn)象。針對上述現(xiàn)象，小編做了大量實驗，事實證明使用以下方法增加傳輸電纜的長度是可行的。

二、長線補(bǔ)償法

1.等值電阻代換法

設(shè)地磅標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜長度為 L1 ，電阻 R1 ，截面積 S1 ；增加長度后輸電纜長度為 L2 ，電阻 R2 ,截面積 S2 。電纜長度的電阻計算公式：R = ρ SL

2.六線制長線補(bǔ)償法

六線式長線補(bǔ)償法是對較長的傳輸線（一般認(rèn)為傳感器跟二次儀表距離10m以上為遠(yuǎn)距離傳輸）造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。其補(bǔ)償原理是這樣的：在原有的四芯線式傳感器（兩根激勵電源線）的基礎(chǔ)上，再加上兩根激勵電源檢測反饋線，形成六芯線式傳感器。如圖1所示，此兩根激勵電源檢測反饋線在傳感器內(nèi)部接線處與激勵電源對應(yīng)點(diǎn)短接，把傳感器應(yīng)變電阻橋路兩端的供橋電壓，通過反饋線直接接至顯示器的基準(zhǔn)電壓輸入兩端，作為A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓。由于取樣電路的電流小，反饋線上電壓降及反饋線隨溫度的影響等均可忽略不計。這樣，由于傳輸電纜電阻變化引起供橋電壓的改變情況，可通過穩(wěn)壓源和反饋調(diào)節(jié)作用，對此變化進(jìn)行補(bǔ)償，就使傳感器橋路端的供橋電壓得到較高的穩(wěn)定度。而后這種接法還可達(dá)到“比率電壓測定”和“長線補(bǔ)償”兩個目的。這時，整個地磅的稱重準(zhǔn)確度只與傳感器、模擬前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器這三者的指標(biāo)有關(guān)，而與電纜連線的長短、導(dǎo)線周圍的環(huán)境溫度及供橋電源的穩(wěn)定性均無關(guān)。

3.中繼器續(xù)程法

中繼器是一個信號放大電路。標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜的一端連接傳感器，另一端連接中繼器。準(zhǔn)確測量傳輸電纜的電壓降，通過調(diào)整信號放大器的可調(diào)電阻調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，使中繼器的電壓輸出值等于傳感器輸出端的電壓值。使用信號放大器實現(xiàn)對傳輸電纜的電壓降補(bǔ)償，減少傳輸過程中的信號損失。由于中繼器是對標(biāo)準(zhǔn)長度傳輸電纜的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，信號放大器的放大倍數(shù)非常小，實驗值在1.0002~1.0005之間，干擾信號對整個測量系統(tǒng)的影響可以忽略不計。一臺地磅在無相互干擾的情況下，可以使用多個中繼器。

小編通過上述措施，使得地磅在遠(yuǎn)距離信號的傳輸問題得到解決，傳輸距離可達(dá)50米以上，系統(tǒng)穩(wěn)定，計量精確，從而使地磅在危險、有毒有害、污染等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。