一种新型、实用性地磅的研制

前置动态测量保护式地磅是一种新型地磅，它具有称量精度高、精度保持性好、结构新颖、工艺先进、性价 比高等诸多优点，科学地解决了目前我国大型地磅精度保持性差、使用寿命低的技术难题，完全符合我国大型地磅高称量精度、高精度保持性的发展方向,具有广阔的市场发展前景和应用推广价值。

0.引言

地磅俗称“汽车衡”是一种非常常见的大型计 量设备,广泛应用于贸易、运输、仓储、粮库、矿山、工厂、 港口码头等行业的进出物资计量和数据管理。然而 方面由于公路运输车辆大型化、品种多、载重范围大,特 别是我国车辆超载超限现象非常普遍,地磅损坏事故 不断发生,电子汽车衡的精度保持性和使用寿命均受到 严重挑战,其发展已陷入了困境。另一方面，交通运 输安全一直是社会普遍关注的焦点,而载重汽车的严重 偏载是造成车辆行进中急弯时倾翻或部分轮胎因负荷 过大爆裂,引发重大交通事故的重要原因之一。

为打破地磅发展的困境，强化交通运输安 全，由公司和高等专科学校联合组 成新产品开发团队，研制了前置动态测量保护式地磅。该衡器科学地解决了地磅精度保持性差、 使用寿命低的难题,具有广阔的市场发展前景。

1.地磅的称重原理简介

地磅一般由称重显示仪表、称重传感器和 称重秤台等几部分组成。8只传感器分布在承重秤台 下方的弹性体应变梁上。被称量重物或载重汽车置于 承重秤台上，在重力作用下,秤台将重力传递至承重支 撑头（连接件)使称重传感器弹性体产生形变。同步地 使粘在弹性体应变梁上的电阻应变计发生形变而改变 电阻值，由于应变计是连接成平衡电桥式的，应变计电 阻的变化会引起电桥的不平衡,从而输出与重量数值 成比例的信号给称重仪表,仪表内的线性放大器将电 信号放大，再经模拟/数字（A/D)转换后变成数字信 号,最后经仪表的微机处理机（CPU)对信号进行处理 后直接在仪表上显示重量数据。

传感器内部基本原理如图1所示。

整个显示仪由放大器、滤波器、A/D转换器、主处 理器和显示屏组成。传感器输出的毫伏信号经放大器 放大、滤波器滤波后被调制成符合规定模拟信号送入 A/D转换器进行模数转换，将模拟信号转为可处理的 数字信号，主处理器再根据预先设定好的参数和策略 对送来的数字信号进行运算和处理，最后将处理和运 算的称重结果显示在CRT上以供使用。在此过程中， A/D转换器是至关重要的，其数据转换的精度决定了地磅的称重精度。

2前置动态测量保护式地磅

地磅采用的技术核心是‘‘力一电”转换技 术，由于电子技术和机械加工工艺的发展,称重领域的 传感器技术和仪器仪表技术已经非常成熟。地磅传统称重方式有静态式、动态式和动静两用式三类。 其中，静态地磅的称重精度可达国标三级 (OIML m),可用于贸易结算，是目前电子汽车衡的主 流。但其常常在使用一两年后精度就严重下降，有时 甚至损坏,其精度保持性差、使用寿命短的状况已成为 用户反映最强烈的问题，然而提高计量精度和提高使 用寿命二者无法兼顾。动态地磅虽然过载能力 强、使用寿命长，但由于其称重精度不高（称重数据不 能用作贸易结算），使其无法成为地磅的主流, 主要用于公路的计重收费和公安交通部门整治交通秩 序、打击超限超载。动静两用地磅不仅存在动 态使用寿命短、静态称量精度低的致命缺陷，而且既难 以长期保持高的称量精度，又对动态称量车辆的行驶 速度有严格要求，其发展也受到限制。传统的这三 类地磅不是精度保持性差，就是称量精度太低, 不能满足现代发展对大型地磅高称量精度和高 精度保持性的要求。因此,我们必须要进行创新。

2.1传统称重工艺

传统的地磅的称重工艺都是一次称重工 艺，载重汽车驶上地磅的称重秤台进行称重，称 重结果在仪表上显示并打印出来，称重结束,其检测 工艺技术路线如图2所示。

2.2称重工艺技术路线创新

我们要解决的关键技术问题之一是在高的称量精 度前提下,如何提高精度保持性？从而延长其使用寿 命。创新后的前置动态测量保护式地磅的称重工艺 为二次称重工艺，即在高精度称重的前面增加了一次 快速动态粗约称重,其称重技术路线如图3所示。

2.3地磅结构创新

为实现二次称重工艺，我们在传统地磅的 衡的结构上进行了创新。前置动态测量保护式地磅的结构如图4所示。

2. 3. 1 增设前衡

在高精度静态地磅（简称主衡）前设置一台 具有耐冲击、抗过载、快速动态称重特点的轴重衡（简 称前衡）,前衡与主衡形成双联称重关系；在前衡与主 衡之间设置一段缓冲地段，车辆经过前衡动态称重后， 其数据及时送至计算机处理系统，对主衡形成信息的 前置输送；若车辆符合主衡的称量范围，缓冲地段设置 的挡车栏杆自动打开，车辆可驶上主衡进行高精度静 态称量；若车辆超载超限,计算机系统发出警报指令， 缓冲地带设置的通道处于关闭状态，不允许车辆驶上 主衡,保护主衡免受超标车辆所带来的危害，地磅的长期稳定性和长使用寿命得以实现。

2.3.2前衡结构的优化设计

前衡利用单轴称重动态汽车衡的技术原理，将原 衡器秤台（0. 9 x3m,4传感器）分成两个称重平台（每 个规格0. 9x1. 5m,4传感器），这两个左右平行的基坑 式称重平台组成了动态称重的前衡，当载重汽车动态 驶过时,左右称重台就分别测出车辆每根载重轴左右 车轮的实际承重量，其承重之和就是相应载重轴的轴 荷,各轴轴荷的总和就是该载重汽车的总重,各轴左右 车轮承重量之差即为相应载重轴的左右偏载量。

3.前置动态测量保护式地磅的独特功能

通过对传统称重工艺和地磅的结构进行创 新,再配置公司研发的计算机称重管理 系统和PLC控制系统,并安装上专用功能软件,该软件 为称重系统计算机管理软件，主要用于载重汽车各轴 称重数据的分析、处理和判断，并发出允许或拒绝（报警等）上主衡精确称重的指令。前置动态测量保护式地磅的各项主要性能指标均处于国内领先水平。

3.1地磅前置动态保护功能

在主衡前设置一台动态称量的前衡,前衡与主衡形成 双联称重关系,前衡的称重数据具有快速动态化测量的特 点,重在检测车辆是否超出主衡量程、是否超载或严重偏 载,对主衡形成信息的前置输送,计算机系统对这些信息 (或数据)进行分析和处理,并发出指令,阻止超标车辆开 上主衡,对主衡形成了防超量程大负荷冲击保护。主衡是 以江西大众衡器公司开发的双向变截面钢结构电子平台 秤秤台为基础,匹配了更高精度的称重传感器和仪表,主 衡的静态称量精度等级可达OIML II;OIML II准确度等 级的地磅产品实现工业应用。目前,国内外地磅均不具备这种自我保护功能。

3.2载重车辆偏载检测功能

前衡由位于同一直线上左右平行的两个基坑式动 态称重台组成，当载重车辆以一定速度通过时，两个动 态称重台分别测出了每根轴上两边车轮的实际重量， 两边车轮的实际承重量之差即为相应载重轴的偏载 量。目前，国内外各类地磅都没有这种测量车 辆左右偏载的功能。

3.3主地磅秤台防冲撞功能

在主衡的秤台上安装了防冲撞锁紧装置，借助于 计算机系统控制秤台锁紧装置动作，当汽车驶上秤台 停稳后,锁紧装置释放开始称重,做到称重时秤台只受 到车辆的垂直压力；当汽车驶上和驶离秤台时,锁紧装 置锁紧,这时秤台与地基连成一体,减弱了汽车上下秤 台时对秤台造成的冲击,降低了称量误差。同时,有利 于主衡高精度的保持。

4.结束语

前置动态测量保护式地磅由于采用了多项新技术,其主衡准确度等级完全达到OIML II的标准，科学 地解决了我国地磅精度保持性差、使用寿命低 的难题,具有称量精度高、精度保持性好、结构新颖、工 艺先进、性价比高等诸多优点，同时安装、使用、维修非 常方便。经用户广泛使用，证明其精度保护性好,有独 特的功能特性,有利于企业车辆交通安全管理，受到用 户的一致好评,经济效益和社会效益显著，具有广阔的 推广应用前景。