前置動態(tài)測量保護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、性價 比高等諸多優(yōu)點，科學地解決了目前我國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,具有廣闊的市場發(fā)展前景和應用推廣價值。

0.引言

地磅俗稱“汽車衡”是一種非常常見的大型計 量設備,廣泛應用于貿(mào)易、運輸、倉儲、糧庫、礦山、工廠、 港口碼頭等行業(yè)的進出物資計量和數(shù)據(jù)管理。然而 方面由于公路運輸車輛大型化、品種多、載重范圍大,特 別是我國車輛超載超限現(xiàn)象非常普遍,地磅損壞事故 不斷發(fā)生,電子汽車衡的精度保持性和使用壽命均受到 嚴重挑戰(zhàn),其發(fā)展已陷入了困境。另一方面，交通運 輸安全一直是社會普遍關(guān)注的焦點,而載重汽車的嚴重 偏載是造成車輛行進中急彎時傾翻或部分輪胎因負荷 過大爆裂,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，強化交通運輸安 全，由公司和高等?？茖W校聯(lián)合組 成新產(chǎn)品開發(fā)團隊，研制了前置動態(tài)測量保護式地磅。該衡器科學地解決了地磅精度保持性差、 使用壽命低的難題,具有廣闊的市場發(fā)展前景。

1.地磅的稱重原理簡介

地磅一般由稱重顯示儀表、稱重傳感器和 稱重秤臺等幾部分組成。8只傳感器分布在承重秤臺 下方的彈性體應變梁上。被稱量重物或載重汽車置于 承重秤臺上，在重力作用下,秤臺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 使粘在彈性體應變梁上的電阻應變計發(fā)生形變而改變 電阻值，由于應變計是連接成平衡電橋式的，應變計電 阻的變化會引起電橋的不平衡,從而輸出與重量數(shù)值 成比例的信號給稱重儀表,儀表內(nèi)的線性放大器將電 信號放大，再經(jīng)模擬/數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信 號,最后經(jīng)儀表的微機處理機（CPU)對信號進行處理 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)定模擬信號送入 A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)為可處理的 數(shù)字信號，主處理器再根據(jù)預先設定好的參數(shù)和策略 對送來的數(shù)字信號進行運算和處理，最后將處理和運 算的稱重結(jié)果顯示在CRT上以供使用。在此過程中， 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前置動態(tài)測量保護式地磅

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、動態(tài)式和動靜兩用式三類。 其中，靜態(tài)地磅的稱重精度可達國標三級 (OIML m),可用于貿(mào)易結(jié)算，是目前電子汽車衡的主 流。但其常常在使用一兩年后精度就嚴重下降，有時 甚至損壞,其精度保持性差、使用壽命短的狀況已成為 用戶反映最強烈的問題，然而提高計量精度和提高使 用壽命二者無法兼顧。動態(tài)地磅雖然過載能力 強、使用壽命長，但由于其稱重精度不高（稱重數(shù)據(jù)不 能用作貿(mào)易結(jié)算），使其無法成為地磅的主流, 主要用于公路的計重收費和公安交通部門整治交通秩 序、打擊超限超載。動靜兩用地磅不僅存在動 態(tài)使用壽命短、靜態(tài)稱量精度低的致命缺陷，而且既難 以長期保持高的稱量精度，又對動態(tài)稱量車輛的行駛 速度有嚴格要求，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，載重汽車駛上地磅的稱重秤臺進行稱重，稱 重結(jié)果在儀表上顯示并打印出來，稱重結(jié)束,其檢測 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？從而延長其使用壽 命。創(chuàng)新后的前置動態(tài)測量保護式地磅的稱重工藝 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

為實現(xiàn)二次稱重工藝，我們在傳統(tǒng)地磅的 衡的結(jié)構(gòu)上進行了創(chuàng)新。前置動態(tài)測量保護式地磅的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2. 3. 1 增設前衡

在高精度靜態(tài)地磅（簡稱主衡）前設置一臺 具有耐沖擊、抗過載、快速動態(tài)稱重特點的軸重衡（簡 稱前衡）,前衡與主衡形成雙聯(lián)稱重關(guān)系；在前衡與主 衡之間設置一段緩沖地段，車輛經(jīng)過前衡動態(tài)稱重后， 其數(shù)據(jù)及時送至計算機處理系統(tǒng)，對主衡形成信息的 前置輸送；若車輛符合主衡的稱量范圍，緩沖地段設置 的擋車欄桿自動打開，車輛可駛上主衡進行高精度靜 態(tài)稱量；若車輛超載超限,計算機系統(tǒng)發(fā)出警報指令， 緩沖地帶設置的通道處于關(guān)閉狀態(tài)，不允許車輛駛上 主衡,保護主衡免受超標車輛所帶來的危害，地磅的長期穩(wěn)定性和長使用壽命得以實現(xiàn)。

2.3.2前衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

前衡利用單軸稱重動態(tài)汽車衡的技術(shù)原理，將原 衡器秤臺（0. 9 x3m,4傳感器）分成兩個稱重平臺（每 個規(guī)格0. 9x1. 5m,4傳感器），這兩個左右平行的基坑 式稱重平臺組成了動態(tài)稱重的前衡，當載重汽車動態(tài) 駛過時,左右稱重臺就分別測出車輛每根載重軸左右 車輪的實際承重量，其承重之和就是相應載重軸的軸 荷,各軸軸荷的總和就是該載重汽車的總重,各軸左右 車輪承重量之差即為相應載重軸的左右偏載量。

3.前置動態(tài)測量保護式地磅的獨特功能

通過對傳統(tǒng)稱重工藝和地磅的結(jié)構(gòu)進行創(chuàng) 新,再配置公司研發(fā)的計算機稱重管理 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)計算機管理軟件，主要用于載重汽車各軸 稱重數(shù)據(jù)的分析、處理和判斷，并發(fā)出允許或拒絕（報警等）上主衡精確稱重的指令。前置動態(tài)測量保護式地磅的各項主要性能指標均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.1地磅前置動態(tài)保護功能

在主衡前設置一臺動態(tài)稱量的前衡,前衡與主衡形成 雙聯(lián)稱重關(guān)系,前衡的稱重數(shù)據(jù)具有快速動態(tài)化測量的特 點,重在檢測車輛是否超出主衡量程、是否超載或嚴重偏 載,對主衡形成信息的前置輸送,計算機系統(tǒng)對這些信息 (或數(shù)據(jù))進行分析和處理,并發(fā)出指令,阻止超標車輛開 上主衡,對主衡形成了防超量程大負荷沖擊保護。主衡是 以江西大眾衡器公司開發(fā)的雙向變截面鋼結(jié)構(gòu)電子平臺 秤秤臺為基礎(chǔ),匹配了更高精度的稱重傳感器和儀表,主 衡的靜態(tài)稱量精度等級可達OIML II;OIML II準確度等 級的地磅產(chǎn)品實現(xiàn)工業(yè)應用。目前,國內(nèi)外地磅均不具備這種自我保護功能。

3.2載重車輛偏載檢測功能

前衡由位于同一直線上左右平行的兩個基坑式動 態(tài)稱重臺組成，當載重車輛以一定速度通過時，兩個動 態(tài)稱重臺分別測出了每根軸上兩邊車輪的實際重量， 兩邊車輪的實際承重量之差即為相應載重軸的偏載 量。目前，國內(nèi)外各類地磅都沒有這種測量車 輛左右偏載的功能。

3.3主地磅秤臺防沖撞功能

在主衡的秤臺上安裝了防沖撞鎖緊裝置，借助于 計算機系統(tǒng)控制秤臺鎖緊裝置動作，當汽車駛上秤臺 停穩(wěn)后,鎖緊裝置釋放開始稱重,做到稱重時秤臺只受 到車輛的垂直壓力；當汽車駛上和駛離秤臺時,鎖緊裝 置鎖緊,這時秤臺與地基連成一體,減弱了汽車上下秤 臺時對秤臺造成的沖擊,降低了稱量誤差。同時,有利 于主衡高精度的保持。

4.結(jié)束語

前置動態(tài)測量保護式地磅由于采用了多項新技術(shù),其主衡準確度等級完全達到OIML II的標準，科學 地解決了我國地磅精度保持性差、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、性價比高等諸多優(yōu)點，同時安裝、使用、維修非 常方便。經(jīng)用戶廣泛使用，證明其精度保護性好,有獨 特的功能特性,有利于企業(yè)車輛交通安全管理，受到用 戶的一致好評,經(jīng)濟效益和社會效益顯著，具有廣闊的 推廣應用前景。