地磅傳輸電纜超長(cháng)引發(fā)的問(wèn)題和解決方案

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

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

一、長(cháng)線(xiàn)連接存在的問(wèn)題

地磅通常使用四線(xiàn)式的稱(chēng)重傳感器，兩根電源線(xiàn)、兩根信號線(xiàn)，通過(guò)傳輸電纜與顯示器連接，傳輸電纜是定長(cháng)度、定電阻值的四芯帶屏蔽線(xiàn)電纜。有時(shí)受使用環(huán)境限制，傳輸電纜必須超出允許長(cháng)度，即業(yè)內稱(chēng)為長(cháng)線(xiàn)連接。采用長(cháng)線(xiàn)四線(xiàn)式連接，存在以下現象，影響稱(chēng)重結果：

（1）當傳感器與顯示器之間距離較遠，采用長(cháng)線(xiàn)連接方式，由于傳輸電纜長(cháng)度的改變和電源線(xiàn)電阻的變化，導致加在傳感器電橋兩端的激勵穩壓源電壓產(chǎn)生二次壓降變，造成地磅準確度下降，乃至超差。

（2）當傳感器與顯示器之間距離較遠，采用長(cháng)線(xiàn)連接方式使信號線(xiàn)的電阻值發(fā)生變化，而導致輸出信號發(fā)生變化，造成地磅準確度下降，乃至超差。

（3）地磅設計時(shí)考慮到定長(cháng)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確度。采用長(cháng)線(xiàn)連接方式，即使檢定合格，當環(huán)境條件變化時(shí)，也會(huì )造成地磅準確度下降，乃至超差。

現在業(yè)內通常的做法是：因為電纜線(xiàn)的長(cháng)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(mǎn)足相同的額定量程，調整顯示器輸入信號的放大倍數，提高其靈敏度的方法對線(xiàn)路損耗進(jìn)行補償。這種方法存在以下問(wèn)題：一是當傳輸電纜信號弱時(shí)或地磅空載時(shí)，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)置零準確度的檢定不合格現象。針對上述現象，小編做了大量實(shí)驗，事實(shí)證明使用以下方法增加傳輸電纜的長(cháng)度是可行的。

二、長(cháng)線(xiàn)補償法

1.等值電阻代換法

設地磅標準傳輸電纜長(cháng)度為 L1 ，電阻 R1 ，截面積 S1 ；增加長(cháng)度后輸電纜長(cháng)度為 L2 ，電阻 R2 ,截面積 S2 。電纜長(cháng)度的電阻計算公式：R = ρ SL

2.六線(xiàn)制長(cháng)線(xiàn)補償法

六線(xiàn)式長(cháng)線(xiàn)補償法是對較長(cháng)的傳輸線(xiàn)（一般認為傳感器跟二次儀表距離10m以上為遠距離傳輸）造成的誤差進(jìn)行補償。其補償原理是這樣的：在原有的四芯線(xiàn)式傳感器（兩根激勵電源線(xiàn)）的基礎上，再加上兩根激勵電源檢測反饋線(xiàn)，形成六芯線(xiàn)式傳感器。如圖1所示，此兩根激勵電源檢測反饋線(xiàn)在傳感器內部接線(xiàn)處與激勵電源對應點(diǎn)短接，把傳感器應變電阻橋路兩端的供橋電壓，通過(guò)反饋線(xiàn)直接接至顯示器的基準電壓輸入兩端，作為A/D轉換器的基準電壓。由于取樣電路的電流小，反饋線(xiàn)上電壓降及反饋線(xiàn)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(guò)穩壓源和反饋調節作用，對此變化進(jìn)行補償，就使傳感器橋路端的供橋電壓得到較高的穩定度。而后這種接法還可達到“比率電壓測定”和“長(cháng)線(xiàn)補償”兩個(gè)目的。這時(shí)，整個(gè)地磅的稱(chēng)重準確度只與傳感器、模擬前置放大器和A/D轉換器這三者的指標有關(guān)，而與電纜連線(xiàn)的長(cháng)短、導線(xiàn)周?chē)沫h(huán)境溫度及供橋電源的穩定性均無(wú)關(guān)。

3.中繼器續程法

中繼器是一個(gè)信號放大電路。標準傳輸電纜的一端連接傳感器，另一端連接中繼器。準確測量傳輸電纜的電壓降，通過(guò)調整信號放大器的可調電阻調節放大器的放大倍數，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(shí)現對傳輸電纜的電壓降補償，減少傳輸過(guò)程中的信號損失。由于中繼器是對標準長(cháng)度傳輸電纜的電壓降進(jìn)行補償，信號放大器的放大倍數非常小，實(shí)驗值在1.0002~1.0005之間，干擾信號對整個(gè)測量系統的影響可以忽略不計。一臺地磅在無(wú)相互干擾的情況下，可以使用多個(gè)中繼器。

小編通過(guò)上述措施，使得地磅在遠距離信號的傳輸問(wèn)題得到解決，傳輸距離可達50米以上，系統穩定，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用。