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隨著計(jì)算機(jī)和測(cè)控技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)稱重系統(tǒng)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)已是使用高精度萬用表測(cè)量稱重傳感器的輸出電壓，操作復(fù)雜且誤差大， 很難滿足人們的要求， 而且， 很多領(lǐng)域的一些用間接的測(cè)量容積體積來實(shí)現(xiàn)側(cè)重量的方法也存在諸多問題， 例如： 對(duì)于超稠、 特稠原油， 由于其粘度高， 流動(dòng)性差，油中含氣不易排出造成假體積，且原油易殘留在計(jì)量器中， 因此采用容積法計(jì)量稠油， 計(jì)量時(shí)間長(zhǎng)， 誤差大， 耐久性不好。在這一領(lǐng)域從計(jì)量原理上正在采用稱重的方法計(jì)量稠油產(chǎn)量。 所以研制出一種高精度、 高穩(wěn)定性的稱重系統(tǒng)已經(jīng)是當(dāng)前急待解決的事情。

１ 稱重傳感器的工作原理

應(yīng)變片在外力的作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。 根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)將應(yīng)變片粘貼在彈性體上，彈性體受到外界力的作用而產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)傳送到應(yīng)變片，使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化。通過電阻與電壓的關(guān)系， 可得出電壓量的變化， 由此便可推導(dǎo)出被測(cè)物的質(zhì)量。

２ 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該稱重系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變片式傳感器進(jìn)行測(cè)量， 直流電橋輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過放大和濾波后，由 Ａ/Ｄ 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入到單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采用了多次采樣和去極值取平均值的濾波處理，避免了瞬間干擾對(duì)采樣的影響， 以獲得較為可靠的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)將處理過的數(shù)據(jù)通過 RS232 串行接口傳送給 PC 機(jī) （上位機(jī)） ， 上位機(jī)采用 VB 軟件作進(jìn)一步處理，使稱重系統(tǒng)達(dá)到高精度的要求。

３ 下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

下位機(jī)硬件電路主要由傳感器后續(xù)信號(hào)調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 串口通訊電路組成。

3.1 傳感器后續(xù)信號(hào)調(diào)理電路

由于電阻應(yīng)變片所產(chǎn)生的是電阻量的變化，而電阻量的變化又很難加以測(cè)量。選擇直流差動(dòng)電橋可使電阻量變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。 但是， 通過電橋輸出的電壓信號(hào)非常微弱，難以用一般的測(cè)試儀器測(cè)出，所以采用美國(guó)某 公司生產(chǎn)的精密儀器儀表用放大器INA121 進(jìn)行放大， 低通濾波器實(shí)現(xiàn)將無用的信號(hào)剔除而保留有用的信號(hào)。 

3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路

轉(zhuǎn)換電路采用美國(guó) 某公司研制的 12 位逐次逼近型 ADC 轉(zhuǎn)換器 AD574， 它內(nèi)部集成轉(zhuǎn)換時(shí)鐘、 參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器。它使用方便， 可與微機(jī)直接接口，無需外接時(shí)鐘； 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 15～35μs； 輸入模擬電壓既可以是單極性， 也可以是雙極性。單極性輸入時(shí)為 0～+10V或 0～+20V， 雙極性輸入時(shí)為-5～+5V 或-10～+10V； 數(shù)字量位數(shù)可以設(shè)為 8 位或者 12 位。12 位數(shù)據(jù)可以一次讀出， 也可分兩次讀， 便于與 8 位或 16 位微機(jī)相連。

3.3 串口通訊電路

經(jīng)計(jì)算和優(yōu)化處理的數(shù)字信號(hào)需要送到上位機(jī)作進(jìn)一步處理和保存，采用芯片 MAX232 來實(shí)現(xiàn) TTL←→RS232 雙向電平轉(zhuǎn)換， 這樣就可以實(shí)現(xiàn) AT89C51 單片機(jī)作為下位機(jī)、 PC 機(jī)作為上位機(jī)的通訊了。

４ 上位機(jī) VB 軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)系統(tǒng)選用 VB 語言作為軟件開發(fā)工具， VB 提供的串行通信控件 Mscomm 可以方便地通過串口與下位機(jī)相連， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 它簡(jiǎn)單而高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊， 從而使編程效率大大提高。

５ 結(jié) 論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)使用表明，本稱重系統(tǒng)能夠滿足高精度、 高穩(wěn)定性的要求， 因此進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性， 除此之外， 要想在復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境中滿足高性能的測(cè)試要求， 還應(yīng)該進(jìn)行多方面的考慮， 比如： 加入應(yīng)變式橋接補(bǔ)償電路, 解決溫度變化引起的橋接平衡點(diǎn)的漂移、 測(cè)力傳感器的靈敏度發(fā)生變化；接口電路應(yīng)盡量采用了電氣隔離技術(shù)； 應(yīng)變片要保證較好的粘貼工藝等等。 根據(jù)具體測(cè)量環(huán)境和精度要求確定具體方案。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 肖奇軍， 李勝勇.智能電子稱重系統(tǒng) ［J］ .肇慶學(xué)院學(xué)報(bào)， 2005， 26（2 ） ： 51-53.

［2］ 張萌， 柳旭.稱重傳感器高精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［J］ .廈門大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 44 （2 ） ： 206-209. （編輯 啟 迪 ）

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