在物流运输、货物称重等领域,便携式轴重秤凭借其轻便易携和快速测量的特点,成为常用的称重工具。这种设备能够在现场对车辆的每个轴进行分别称重,并累加得到总重,其工作原理涉及多个技术环节的协同配合。
1.核心部件:称重传感器的运作机制
称重传感器是便携式轴重秤的核心元件,其作用是将被称物体的重量信号转换成可测量的电信号。目前,便携式轴重秤普遍采用电阻应变式传感器。
这种传感器内部包含一个金属弹性体,其上粘贴有特殊的电阻应变片。当车辆轮胎压过秤台时,重量通过秤台传递至传感器,导致弹性体发生微小的形变。粘贴在弹性体上的应变片随之产生形变,其电阻值会发生相应变化。通常,传感器会采用惠斯通电桥结构,将四个应变片连接成桥路。当有重量施加时,电桥的平衡被打破,输出一个与压力成正比的微小电压信号。这个信号的强弱直接反映了所承受重量的大小。
传感器的性能直接决定了称重的准确性和稳定性。对传感器材料的选用、结构设计以及制造工艺都有严格的要求,以确保其具备良好的线性度、重复性和较低的蠕变与迟滞特性。
2.秤体结构:承重与传力的基础
便携式轴重秤的秤体通常由高强度铝合金或特殊钢材制成,既要保证足够的结构强度和刚度以承受车辆的冲击载荷,又要兼顾轻便性以便于搬运和部署。
秤体设计需确保施加在秤台面上的力能够均匀、有效地传递至下方的称重传感器,避免因应力集中或结构变形而引入测量误差。秤台表面往往会有防滑花纹或处理,以防止车辆轮胎在称重时打滑,保证测量安全与准确。多块秤板可以通过特定的连接方式拼合,以适应不同轴距和轮距的车辆。
3.数据采集:信号的提取与初步处理
从称重传感器输出的信号非常微弱,且易受外界电磁干扰。数据采集器(或称仪表)的首要任务就是采集这些信号,并进行放大和滤波处理。
放大电路将传感器输出的毫伏级电压信号放大到适合后续模数转换的范围。滤波电路则用于抑制现场环境中存在的工频干扰、机械振动噪声等,提高信号的信噪比。经过调理后的模拟信号被送入模数转换器,转换为数字信号,以便于微处理器进行后续运算。
4.数据处理:从信号到重量值的转换
微处理器是便携式轴重秤的“大脑”,它接收来自ADC的数字信号,并通过内置的算法程序完成一系列运算,最终得到并显示重量值。
这一过程主要包括几个步骤:处理器需要识别有效的称重信号。车辆轮胎压上秤台是一个动态过程,信号会经历一个从零到创新值再回落的变化。处理器通过算法判断信号的稳定区间,提取稳定后的数据作为有效采样点。将采集到的数字量乘以一个预设的系数(即分度值),将其转换为以千克或吨为单位的重量值。这个系数是在出厂前经过标准砝码标定后确定的。对于多轴车辆,仪表会依次记录每个轴的重量,然后进行累加,计算出车辆的总重。一些设备还具备数据存储、查询和打印等功能。
5.系统标定与误差补偿
为了确保称重结果的准确性,便携式轴重秤在生产和使用过程中需要进行标定。标定通常使用已知重量的标准砝码或经过检定的参考车辆进行。通过标定,可以建立传感器输出信号与实际重量值之间的准确对应关系,并校准测量通道的增益和零点。
在实际使用中,一些因素会引入测量误差。例如,传感器和电子元件受温度影响其特性会发生微小变化(温漂);秤台与引坡之间存在的高度差可能导致车辆通过时产生冲击;地面平整度不佳也会影响力的传递。在数据处理中有时会引入温度补偿算法,并且在安装使用时要求尽量保证秤台与路面平齐,选择坚实平整的地面作为基础。
6.使用注意事项与环境要求
正确的使用方法是保证便携式轴重秤测量准确可靠的重要环节。应选择坚硬平整的地面放置秤台,如水泥或沥青路面,避免在松软、不平或易下陷的地面使用。需确保秤台与路面之间的引坡放置稳固,且与秤台面保持平顺过渡,以减少车辆通过时的冲击。在称重过程中,应引导车辆以缓慢、匀速(通常要求低于5公里/小时)的速度直线通过秤台,避免在秤台上加速、刹车或转向。
便携式轴重秤的精准称重是通过高灵敏度的传感器将重量转化为电信号,经过精心设计的秤体结构进行力的传递,由数据采集系统进行信号的提取与净化,再通过微处理器依据标定参数和算法进行运算与补偿,最终将直观的重量数据显示出来。每一个环节的技术实现与相互配合,共同保障了其在现场应用中的有效性和可靠性。