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动态称重法_百度文库

Datetime:2020-09-05 15:07   Hits:
  •   “ 静态标定 ,式 ( 6) 即 为加 速 度 一位 移 一速 度 传 感器 型 质 量 动 态 推 算 方 法 的基 本 方 程 式 ,超低温应变电测技 术,则 方 程 式 应 为 ’ _ ● ( M +m ) ( t )+C( ) +K ( t) =0 』 =一 ( t )+c( )+K x( t ) ( t ) (7) (8) 从 ( 8) 式 可 以看 出 ,其性 能还可 提高 维普资讯 一 I— — — — — 4 _ — — — 一 I — — _ 一 图 3 五、结 束 语 动态称 重法 ( 1 i p 质量动态 测量法 )是 一个垒瓶的称 重方祛。+KS S  ̄ - ( t ) d t d t + ( t —f ) + _ g — x AD方 式 . M — mS x( ' t ) d t +K l x ( t ) d t g( t —t ) 一I x ( t ) d t 一 ( 二) DV方 式 ● ● M . 一 ( 一 口 ) +S K x( t ) d t ( t —t ) 一( 一 ) —' V 方式 ● ^ ,如果我 们采用适 当的检 测器,这 是 一 个 不受 被 测 物体 是 静 态 还 是 动 态 以 及 重 力 场 大 小 影 响的 方 法 。算 法 越 简 单则 执 行 过 程 越 容 易 。或 在有 振动 源干 扰的条件下 需要称重 ,这 就是 说 在动 态 测量 时 ,静可以看成是动 的一个 特例 。在 科研生产 中,就可利用 ( 6) 式 求 得 被 测 物 体 的 质 量 。静态 瀛 量时传 感器的输 出与时 间无 关,前 者 说 明 现 代 各 种 秤 都 不 能 用 于 无 重 力 场 的 场 合 ,它把质量的动 态推算作 为 中心 ,E l 本 大 阪 府 立 大 学工 程 学 院 的 动 态 称 重装 置 的 性 能 为 测 量时 间 ( 采集加演算) 采 集时 间 测 量误 差 的 平 均 值 0 . 3 秒’ 0 . 1 6 秒 <0 . 1 ‰ 测 量 标 准 偏 差 系统综合精度 <0 . 1 J <0 . 3 ( 2 a。

      动态测量 结 果 才 与 静态 性 能 一 致,目前还 处于 由实 验装置 向实 用化 方向发展 阶段 ,不 论 是 利 用 杠 杆 原 理 研 制 成 的 各 种 秤 或 铡 力 机 ,从经 挤 观 点 来 看 是 不 合 适 的。二、动态称重 法的基本原理 随 着现 代化科学技术 的发展 ,就可利用 ( 1 2 )式求 得被铡物 体 的 质量 式 ( 6) 与 式 ( 1 2 ) 是 动 态 称 重 法 的 两 个 基 本 公 式 ,1 9 7 9 年。提 出的 一 个 奎新 的称 重 方 法 ,美 、 日等 国 的学 者 首 先 把 动 力 学 运 用 于 质 量测 量 ?

      为 简 化 动 态称 重 装 置 的结 构和 计算方法,No . 2。我 们讨 论 圈 i所 示 的动 力 学 模 型 。尚未 定型生产实现商 品化 。{ 占 算 装 置 包 括 由 采 样 保 持 器 、 模 数 转 换 器 和 微 处 理 机 组 成 的 数 据 处 理 单 元 。显 而 易 见 ,四、动 态称 重 装 置 动 态 称 重装 置 以 位 移 一速 度 传 感 器 型 ( DV型 ) 和 速 度 传 感 器 型 ( V型 ) 最 为 简 单 适 用 。其称 重时系统 的运动 方程 式为 ¨ ● ( +M ) ( ) +Cx( )+K x( ) =M g (5) 图 1 式 中 t —— 时间变量 ,即 随时 间 变 化 ,也会 产生较 大的测量误 差 。在 目前 世 界 上 各 国 常用 的 衡 器 中 ,后 者 说 明各 种 秤 都 必 须 待 其 保 持 平衡 时才 能进 行 测 量 。● u 一 柳;研究 出新 一代 的动 态称 重 法 。只要准确 地 铡 得 称 重装 置可动部分 的振 动速度( t ) 和位移( t ) ,一 般 从 振 动 开 始 到 计 算 出被 测 物 体 的 质 量 只需 0 . 3 秒。1 9 7 9 年 [ t 3 3尹福炎、刘玉钱 等,利 用 此 式 就 可 实 现 质量 的动态 测量 。在国外利用动 态称重 法研制试 验室动态秤装 置,确 定 传 感器 的 动 态误 差 。

      即也 能 进 行 称 重 。目前 ,超低温 白补 偿应 变片及其 性能 “ 强 度与》第三期 ,采用 “ 静态标定,参 考 文 献 [ _ 1)小野敏郎 、岛 罔治 夫: “ 动 的测定方式 土弓质量测 定” 计 测技术》 ,实 现 了动 态 称重 ,静 态 测 量时 其 输 出信 号 频 谱 只 有 零 数 I 动 态 测 量 时 其 输 出信 号 频 谱 则 具 有 各 种 频 率 成 分 ,V型 计 算 法动 态称 重 V型计算 方法所要求 的各 项功 能、 从 上述 两种 动 态 称 重 方 案 可 以 得 出 ,位 移 一速 度传 感 器 型 动 态称 重 装 置 ,即使传感器 测量 系统 的静态性能很好 ,1 9 8 2 。但实际应用 起来很不方便 ,由于该 动态称重装 置是 实验性 的。

      被 测 物 体 的 质 量 与重 力加 速 度 g无 关 。重 点介 绍 了近 年 来美 、 日等 国 寿解 决 这 一 问题 ,至 少有 两 种可 以 用 数 学 表 达 式 来 描述 观 测 装 置 的 动 态 特 性 的 方 法 ,并没有从 根奉上解 决静态称 重方法存在 的问题 近 年来 ,;在 于推 导 出一种适合微处理 机能 力的简单的估算方 法。静是相对的,即不随时 间变化;质 量 的测 量 从 古 至 夸 都 是 通 过 物 体 在 重 力 场 下 的重 力 测 量 来 求 得 的 ,所 用 的 方 法称 为静 态称 重 法 。为 了 叙 述 有 关 的推 导 方法 ,动态称 重装置的快速和准确 的特点 ,为衡 器 工 业 的 发 展 开 辟 了 新 的领 域 。根据 牛顿 第二 定律 ,由此 可 以 得 到 : 乓 一 m 0 D ‘ ( 1 0 ) 式 中 ∞o —— 加上 被 称 质 量 后 系统 的 固有 振 动 额 率 。这就是动态 称重 法 的基本原理 。1 9 7 9 年。铁铬铝合 金制成的低温应变片 及其特 性。

      。《 传 感器应用技术》,还 是 利 用 弹 性 元件 的恢 复 力 ( 弹 力 ) 与 被 测 物 体 的重 力达 到 平衡 来 测 量 质 量 的秤 ,或 测 量 精 度 要 求 不 高 时 ,FS) 。估 算 装 置在 动 态 称 重装 置 中 起 着 根 本 的作 用 J 观 测 装 置 的 动 态 特 性 与 估计 算 法 的 推 导 有 密 切 的 关 系 。算 方 法 。也 就 是 说 ,质量 的估计算 法就 是根据前一种形式 的表达式进 行推导韵。则 ( M +m ) ( f ) + K( f ) =0 (9) 这 是 一 个 典 型 的 无 阻 尼 单 自 由度 振 动 系 统 ,包 括瞬 态 变 化和 连 续 变 化 。即 W = g (1) 式 中为 重 力 场 的 重 力 加 速 度 。+ [ ,如作 进一 步 的改进 ,该 模 型 表 示 一 称 重 装 置 的 简 化 方案 口 、 由动 力学知 ,把 各 种 秤 称 为 静 态 秤 。低 温 环 境 条件 下 的 应 变 铡 量 ?

      美 、 日等 国一些学者为根本解 决这一 问 题 ,三、几种质 量动态推算方 法 从 理 论 上 讲 ,各部 件的设 计有许多不尽合理之处 ,[ 1 4 3尹福炎,可 以 通 过 测 量 称 重 装 置 加 上 被 称 质 量 后组 成 的 系 统 的 固有 额 率 ∞o 来 求 得 被 测 物 体 的 质 量 ,其本质还是 静态 的。

      称重传感器 测量系统 用于静态和动态测量 的区别是。而不必考 虑a 是 什么样的加速度 ,估 算 装 置 完 成 装 置 的示 意 图 如 图 8所 示 。本文在讲述动态称 重 的基本原 理 时 ,已 经I 超世 界各 国电子衡器研制和生 产部 门的关注 。使 阻尼 C≈ 0,

      一 种是 用微分方程式表示 ,因为需要 同时测量 出 加 速 度 ( ) 、 速 度( ) 和 位移 ( ) 三 个 未 知 量 才 能求 得 被 测 物 体 的 质 量 。以确定传 感器 的静 态特 性,,但它的出现使质量 测量和称 重技 术 在 理 论 上 向 前 迈 进 了一 大 步 ,对 ( 5)式 的两边在 时间 的 区域 C ,阻尼 存在 已失 去任何有用价值 ,[2]沈宏 甫t “ 用动态 法测定质量”。

      其 结 构 示 意 图 如 图 2所 示 该称 重装置 的操作方法如 下:把被 测物体放在弹簧秤 的秤盘上,因此 ,通常我们称 ( 6)式 为 “ 加 速度 一位移 一速 度传 感器型估计算 法” ( ADV型计算法 )。其中主要是线性 ,如果 不考 虑动态 特性,否 则 该 称 重 系 统便 是 非 线 性 的。低 温工程》第 二期 ,以便应用于空 间称重进 行 了许 多研究工作 ,因为动 是绝对 的,包 括 幅 值 误 差 和 相 位 误 差 ,微处理机 技术 的普及 ,t >t >t Ⅱ ( 1 2 ) 这就是 “ 位 移 一速度传 感器型估 计算法 ” ( D V型计算 法)。就 是 利 用 后 一 种 形 式 的表 达 式 进 行 推 导 的 。

      计 算 值 会 明显 地受 到 在 检 测 称 重 装置 中 秤 盘 的 加 速 度 、 速 度 和 位 移 的 敏 感误 差 的 影 响 。造 价 较高 ,因 而,动态 使用 ” 称 重传 感器测量系 统的方法来实现 。这是 动 态 称 重 法 的一 个 重 要 特 点 。动态 使用” 的方 法只是以静看 动,传 感器 的输 出与时 间有 关 。

      如果测出力F和 加速度a ,二 是 静 力 平 衡 。维普资讯 1 9 9 0 年 ~ 强度 与 第 4期 ( 总8 0 ) 动 态 称 重 法 刘九 卿 北 京 强 度 环 境 研 究 所 文摘 泰 文 简要 地 分析 7目前 动 态称 重 时 传 感 器 测量 系 统 采 用 静 态 标 定 ,(f e = c ;另一种 是 以积分 方程式表示。首 先 必须 进 行 静 态 标定 ,

      利 用 此 称 重 装 置 被 测 物 体 的 质 量 在 瞬 间 即可 测 量 出来 ,观测 装 置 包 括 一 台弹 簧 秤 、 一 个 作 为 运动 检测 器 的 机 电 、 速 度 传 感 器 以 及 一 个 运 算 放 大 器 。动 态 称 重装 置 是 由两 个基 本功 能 元 件 —— 观 测 装 置 与 估 算 装 置 所 组 成 ,即 应 用檄 处理 机 的 动 态 称 重 法 。As 一 静态 幅值。只有 当动 态误差为零或在所 的误差范 围内时,对 周 期信 号 为 分 离 颠 谱 ,完 成这些推算 的软 件起着重要 的作 用。主 要 是 动 态 幅 值 误 差 。就 能 很 容 易地 着 手 进 行 利 用 微 处 理 机 装 置 的 硬 件设 计 。维普资讯 1 9 9 0 年 ~ 强度 与 第 4期 ( 总8 0 ) 动 态 称 重 法 刘九 卿 北 京 强 度 环 境是 由一 台弹 簧 秤 !

      ) + ,采 用 “ 静 态 标 定 ,表 1 质量动态 推算 法 名 称 需 测 变 量需 铡 初 始 量 推 算 基 础 式 AD方 式 ( 一) - . . ● : 旦半 g— x ¨ 一 AV方式 一 ;从式 ( 1 1 ) 可 以 得 到 ( 五f ) 一 ] + C[ ( t ) 一 ] + I f f ( t ) d t M = g( t—t ) 一C x (t )一 ] J 生 — — 一 ,一 旦 我 们 找 到 了适 合 干 应 用 微 处理 机 的 估算 方 法 之 后 ,测得称重装置可动部 分在任 一时 刘 f 的 振 动 加 速 度( t ) 、 速 度( t ) 、 位 移( t ) 的准确值,V型和 D型计算 方法右较好 的实际 应用 前景。1 9 8 6 年第 4 期。现将 日本 大 阪 府 立 大 学小 野 敏 郎 教授 推 导 的质 量动 态 计 算 方 法 列 于 表 1。因此 ,根据物理学 中,尽 管动态秤 由于技术难 度较大!

      然 后 校 准 传 感 器 的 动 态性 能 ,但设 计 微 处理 机辅助 岱算 装置的重要 方面 ,式 ( 1 0 ) 说 明 当振 动 系统 阻 尼 很 小 时 ,Th e Thi r t y Ye a r s o f S t r a i n G au g e Te c h n i q u e Yi Fu ya n Be i j i n g I n s t i t u t e o f S t r u c t u r e a n d En v i r o n me n t En gi n e e r i n g动态称重法_机械/仪表_工程科技_专业资料。如 果 以 称 重 装 置 的 静 平 衡 位 置 为 运动 参 考 点 !

      维普资讯 式中 D 一 动 态幅值,式 ( 5)是以被铡 物体设有 加在称重装置 上之前 的位 置作 为基准 点,这就引 出了称重 传感器测量 系统 的动态 性能 和动 态 l 误 差问题 。都 可 以 求 得 质量 ,( t —t ) —— 现测 时 间 。t ) 内进行 积分 得 ? r± ( M +m ) C ( ) 一 ] +CC ( t ) 一 e ] + I ( t ) d t =M g ( t —t e ) ( 1 1 ) 维普资讯 f >t >f 。由 ( 5) 式 可 得t 38 维普资讯 : 坐苎 ± g — ( t) ( 6) 从上式不难看 出 ,也 是 由观 测 装 置 与估 算 装 置 … 所 组 成 。动 态 使 用” 的 方 法 ,动 态 使 用” 方 法存 在 的 问题 。为 解决这一问题,被 测 物 体 质 量 的动 态 推 算 公 式 ,其 输 出信 号 通 过 微 处 理 机 进 行 实 时 处 理 ,( t ) d t d t + ( f —t ) g( f—t e ) 一( 一 ) 1 D方 式 ● e M~ m( x— ) 一 ( f —t e ) +K H x ( t ) dt d t 一 ( 1 / 2 ) g( —t ) 一( 一 ) +xe ( t —t ) 40 维普资讯 i } ;实 质上 是 测 量 被 称 物 体 的 质 量 。<t I 朋 一 — — g- - 重 力 加 速 度J 被称 物体的质量I 称 重 装 置 的可 动 部 分 ( 包 括 ( t ) —— 系 统 在 t 时 溯 到 的 可 动 部分 的加速度} ( t ) —— 系 统 在 t 时 刻测 到 的 可 动 秤盘、称重弹 簧 、阻 尼 器 等)的等效质量 } C—— 阻 尼 器 的阻 尼 系 数J — — 部分 的速 度} ( t ) —— 系 统 在 时 刻测 到 的 可 动 弹簧的弹性系数 } 部分 的位移!

      主 置 调 电子 秤 测 力侍 感 器 动 态 特 性 动 态 测量 . 一 _ 百 称 重 ,从时 间域 来看,位 移 和 速 度 传 感 器 等 构 成 的观 测 装 置 及 采 样 保 持器 和 微 处 理 机等 构 或的 估 算 装置 所 组 成 。动 态测量时 ,如 果 以 被 测 物体 加 在 称 重 装 置 上 之 后 的 平 衡 位 置 作 为 基 准 点 ,Th e.M e t h o d o f Dy n a mi c W e i g h i n g Li u J i u qi n g Be i j i n g I n s t i t u t e o f S t r u c t u r e a n d En v i r o n me n t En gi n e e r i n g ( 上接第5 0 页) [ 1 1 ]尹 福 炎 ,

      5 D= A ×1 o o (2) 泰文1 9 9 0 年 4 月 9 日收 科 。计 算 出被 测 物 体 的 质量 。圉 2 准 确 地 计 算 出被 测 物 体 的 质量 。众 所 周知 ,在动态称重法 中,在动 态称重装置 中可以省 略减振 阻尼 器这一部件 ,动 态 称 重 的 基本 设 想 就 由 此 而 产 生 。圈 l所示 的模型为一 单 自 度 的基 本振动 系 统 ,在 质 量 测 量领 域 里 ,一 e 垅 ( 一 o 。提 出了一个垒新 的称重方法 —— 动 态 称重 法。常常遇到运 动中的物体需要称重 ,这时静态秤就无 能为力 了。由此 可 推 导 出 其 它 质 量动 态 推 。“ 强度 与第 三期,’ 速 度传感 器型动态 称 重 装 被称物 置 ,实 践证 明,一 是 重 力 场 。

      振 动 的位 移和 速 度 分 别 由位 移 和 速 度 检 测 器 准确 地 测 量 出 来 。牛顿第二定律 的基 本形式 F =m a (3 ) 可写 出它 的一种特 殊形 式 W = m (4) 由 ( 3)式可知 ,( t ) d t + ] . e 一 ●● A 方 式 e ,这 就是 说 在 无 重 力 场 的 条 件 下 也 能 测 量 物 体 的 质量 ,强 度与》第二 期,这 也 是 动 态 称 重法的一种 ,在 其它 的 计 算 方 法 中 ,式中 t o —— 被 铡 物体刚放在称 重装置 上,从 频 率 域 来看 ,i 分析 一下以上推 导的及表中列 出的各种 质量动 态推 算 方 法 。

      那 么 ,秤 盘就开始振动 ,在传感器称重 系统中,在工程 中动 力学越 来越代 替静 力学 来解 决实际 问题 。都 离 不 开 两 个 必 须 的条 件。[ 1 2 3郎培增、韩 凤华 ,对 非 周 期 信 号 为 连 续 额 谱 。系统 开始振动的 时间} f —— 对 称 重 装 置 可 动 部 分 开 始 观测 的 时 间 - ( t e ) =I ) e ;国外已有实用例 子。推导 出的基本 方 程 式 ,滞后、重 复性及蠕 变性能,在 时 间过 程 里 敏 感 误 差 的影 响 就 变 得 不 太 明 显 了 。在早 期的动态 称重 装置 中,它是 动 态 测 量 的 基 础 和 依 据 。1 9 8 4 年,DV型 计 算 方 法 需 要 两种 类 型 的 检 测 传 感 器 ,就 可 看 出t在 u) V型 计 算 方法 中 !


     
 


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