數(shù)字式傳感器應(yīng)用：借助傳感器技術(shù)：數(shù)字式智能稱重傳感器，應(yīng)用原理
1數(shù)字式智能稱重傳感器
電子衡器的普及在現(xiàn)在很多行業(yè)當(dāng)中可謂舉足輕重，而麗景稱重傳感器的準(zhǔn)確度，穩(wěn)定性直接影響了電子衡器的正常使用。長期以來，這方面的研究工作絕大多數(shù)都集中在硬件方面，例如優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，改進(jìn)制造工藝，完善電路補(bǔ)償技術(shù)與裝備等，但都沒有根本性的突破，模擬式稱重傳感器輸出信號小，抗干擾能力差，傳輸距離短，稱重顯示控制儀表復(fù)雜，并聯(lián)組秤調(diào)試難度大周期長等問題依然如故。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)是不能忽視的，在稱重領(lǐng)域及自動化控制系統(tǒng)的有效結(jié)合下，數(shù)字化，智能化的電子衡器好像更為市場需求。實現(xiàn)用數(shù)字稱重系統(tǒng)突破模擬稱重系統(tǒng)的局限性，模擬式稱重傳感器就無能為力了。20世紀(jì)90年代中期，德國HBM公司為滿足數(shù)字稱重系統(tǒng)和電子衡器智能化的需求，開展了數(shù)字式智能稱重傳感器的研究工作，其總體方案是把現(xiàn)代電子技術(shù)，微處理器技術(shù)，數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與傳統(tǒng)的應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)相結(jié)合，在模擬式稱重傳感器的內(nèi)部增加放大，濾波，A/D轉(zhuǎn)化，微處理器芯片，溫度傳感器等部件。數(shù)字式稱重傳感器是基于數(shù)字處理電路和數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ)之上形成的技術(shù)革新以及配套使用的數(shù)字稱重儀表。
數(shù)字智能稱重傳感器輸出信號較一般而言信號輸出大，范圍在5V左右，而且射頻電磁場的輻射干擾能力較強(qiáng)，對于信號輸出的距離可達(dá)到1000m相對來較遠(yuǎn)，在安裝方面簡化了稱重傳感器連接放大器的步驟比較方便，在智能化控制方面得到有效提高。在原始的稱重傳感器的應(yīng)用和性能上可以說是更上一層樓，對稱重傳感器的技術(shù)及發(fā)展和應(yīng)用到實際現(xiàn)場情況中安裝不便打下基礎(chǔ)。
2 數(shù)字式智能稱重傳感器的原理
關(guān)于智能稱重傳感器的定義，經(jīng)過多年討論，20世紀(jì)90年代初才有了一致的看法：把凡具有一種或多種敏感功能，對信號的探測以及后續(xù)的處理，邏輯思維的選擇，通訊局限于單向，自我診斷和計算這些器件能達(dá)到的器件叫做智能傳感器。智能稱重傳感器的組成方式分為集成式和分離件組裝等。
數(shù)字式智能稱重傳感器的基本功能完全符合上述要求。其輸入為模擬量，即稱重傳感器惠斯通電橋電路的 電壓信號，輸出為數(shù)字量，以數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。智能稱重傳感器不同于一般稱重傳感器的結(jié)構(gòu)形式，它是由模擬式稱重傳感器和數(shù)字處理電路組成。數(shù)字處理電路安裝在模擬式稱重傳感器的內(nèi)部為整體型，安裝在外部模盒內(nèi)為分離型。數(shù)字處理電路采用了高度集成化的微電子集成電路，主要包括：信號放大器，A/D轉(zhuǎn)換器，微處理器，存貯器，通訊接口等。在軟件上，一般利用特定的數(shù)字模型和數(shù)字處理技術(shù)對稱重傳感器的零點，輸出特性，溫度特性，線性，滯后，蠕變等性能指標(biāo)進(jìn)行軟件修正和補(bǔ)償。
3 整體型智能稱重傳感器的應(yīng)用
對于整體型智能稱重傳感器而言，在彈性體上粘貼電阻應(yīng)變計，組成惠斯通電橋電路后，就可以脫離模擬式稱重傳感器制造工藝。利用數(shù)字處理電路對其模擬輸出信號進(jìn)行放大，A/D轉(zhuǎn)化后進(jìn)入微處理器，根據(jù)各補(bǔ)償項目的數(shù)字模型形成的便于程序化 的計算公式編織的補(bǔ)償計算軟件，利用微處理器芯片已存入的軟件，對于非線性，蠕變，零點和靈敏度溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到較高的準(zhǔn)確度等級。
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數(shù)字式傳感器應(yīng)用：數(shù)字傳感器
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數(shù)字傳感器
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數(shù)字傳感器是指將傳統(tǒng)的模擬式傳感器經(jīng)過加裝或改造A/D轉(zhuǎn)換模塊，使之輸出信號為數(shù)字量(或數(shù)字編碼)的傳感器，主要包括：放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器（CPU）、存儲器、通訊接口、溫度測試電路等，在微處理器和傳感器變得越來越便宜的今天，全自動或半自動（通過人工指令進(jìn)行高層次操作，自動處理低層次操作）系統(tǒng)可以包含更多智能性功能，能從其環(huán)境中獲得并處理更多不同的參數(shù)。
中文名
數(shù)字傳感器
包 括
放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等
應(yīng) 用
電子市場
特 點
良好的電磁兼容性能
目錄
1
特點
2
應(yīng)用及前景
數(shù)字傳感器特點
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1、先進(jìn)的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和智能濾波算法，在滿量程的情況下仍可保證輸出碼的穩(wěn)定。2、可行的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，保證模塊參數(shù)不會丟失。3、良好的電磁兼容性能。4、傳感器的性能采用數(shù)字化誤差補(bǔ)償技術(shù)和高度集成化電子元件，用軟件實現(xiàn)傳感器的線性、零點、溫漂、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)償，消除了人為因素對補(bǔ)償?shù)挠绊懀蟠筇岣吡藗鞲衅骶C合精度和可靠性。5、傳感器的輸出一致性誤差可以達(dá)到0.02%以內(nèi)甚至更高，傳感器的特性參數(shù)可完全相同，因而具有良好的互換性。6、采用A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號傳輸和數(shù)字濾波技術(shù)，傳感器的抗干擾能力增加，信號傳輸距離遠(yuǎn)，提高了傳感器的穩(wěn)定性。7、數(shù)字傳感器能自動采集數(shù)據(jù)并可預(yù)處理、存儲和記憶，具有唯一標(biāo)記，便于故障診斷。8、傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通訊接口，可直接連入計算機(jī)，也可與標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線連接，方便靈活。9, 數(shù)字傳感器是將AD，EPROM，DIE（指還未封裝的傳感器芯片，屬于裸片，大小介于cell和chip之間），封裝在一塊用PCB，金屬塊或陶瓷板上的集成。通過各種溫度，壓力點的校準(zhǔn)，計算出DIE的線性，再利用AD去補(bǔ)償?shù)姆椒庸ざ傻摹?br/>數(shù)字傳感器應(yīng)用及前景
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在微處理器和傳感器變得越來越便宜的今天，全自動或半自動（通過人工指令進(jìn)行高層次操作，自動處理低層次操作）系統(tǒng)可以包含更多智能性功能，能從其環(huán)境中獲得并處理更多不同的參數(shù)。尤其是MEMS（微型機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)，它使數(shù)字傳感器的體積非常微小并且能耗與成本也很低。以納米碳管或其它納米材料制成的納米傳感器同樣具有巨大的潛力
[1]
。即使在萌芽階段，人們?nèi)匀徽J(rèn)為在不久的將來數(shù)字傳感器對電子市場具有重要的推動作用。制作數(shù)字傳感器的接口以及支持用于數(shù)字傳感器網(wǎng)絡(luò)的形式多樣的通訊協(xié)議都是對技術(shù)工藝的巨大挑戰(zhàn)。傳感器的非均質(zhì)特性和其操作條件的多樣化也對技術(shù)工藝提出了巨大的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)設(shè)計所包含的傳感器和處理器越來越多。隨著傳感器和處理器價格的不斷降低，取代機(jī)械控制結(jié)構(gòu)的閾值也在不斷變化。在系統(tǒng)中選擇正確的傳感器組合和處理算法可以顯著地降低原材料及能耗的費用并提高系統(tǒng)的總體性能。不斷提高操作的簡化程度和延長能源的使用壽命變得越來越重要，尤其是如今越來越多的傳感器網(wǎng)絡(luò)動輒就配置1000或更多的傳感器節(jié)點。
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地磅哥小丁vlog
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采用數(shù)字傳感器的地磅（電子汽車衡）真的不用校正（準(zhǔn)）嗎
真的不用校準(zhǔn)。最近幾年很多安裝地磅的用戶都有疑問，地磅公司安裝地磅之后不給我們校準(zhǔn)，而且說這是數(shù)字傳感器地磅，不用校準(zhǔn)。確實是這樣的，數(shù)字傳感器采用新一代數(shù)字通信技術(shù)，在傳感器和儀表生產(chǎn)的時候就已經(jīng)寫好了程序，不管你是30噸數(shù)字地磅，還是50噸數(shù)字地磅，80噸數(shù)字地磅，還是...
2020-10-100
控制工程中文版
北京康創(chuàng)安捷信息技術(shù)有限公司
如何選擇最適合的離散/數(shù)字式傳感器
在選購離散傳感器時需要考慮很多因素，掌握離散傳感器適用的應(yīng)用類型、技術(shù)特點和使用技巧，有助于在特定的應(yīng)用中實現(xiàn)更高的效益。離散或數(shù)字式傳感器在自動化系統(tǒng)中無處不在。在繼電器邏輯時代，甚至在可編程邏輯控制器 (PLC) 出現(xiàn)之前，已經(jīng)開始使用數(shù)字式傳感器，在簡化PLC 邏輯方...
2019-05-070
參考資料
1.
數(shù)字傳感器的應(yīng)用及前景分析
．傳感器[引用日期2012-12-21]
數(shù)字式傳感器應(yīng)用：數(shù)字壓力傳感器的應(yīng)用實例及其工作原理介紹
現(xiàn)代社會是一個信息時代的社會，存在著各種各樣的采集信息的工具，數(shù)字壓力傳感器是一種即可以采集信息又可以將信息清楚表達(dá)的裝置。本文將為您詳細(xì)介紹數(shù)字壓力傳感器的應(yīng)用實例及其工作原理，快來跟傳感器專家網(wǎng)一起看看吧。
數(shù)字壓力傳感器的應(yīng)用實例
數(shù)字壓力傳感器
數(shù)字壓力傳感器是一種新型的RS485數(shù)字量輸出傳感器， 相對現(xiàn)在市場上普遍輸出模擬量信號的變送器更加適合廣大工控自動化用戶信號采集，RS485數(shù)字化傳感器有著廣闊的發(fā)展前景廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石油管道、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、液壓機(jī)械等眾多行業(yè)。
工作原理
數(shù)字壓力傳感器的工作原理是壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這個壓力的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。
數(shù)字壓力傳感器在稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用
在工業(yè)控制技術(shù)的商用稱重系統(tǒng)中，壓力傳感技術(shù)越來越多的被應(yīng)用。
在很多壓力控制過程中，經(jīng)常需要采集壓力信號， 轉(zhuǎn)換成能夠進(jìn)行自動化控制的電信號。
以壓力傳感器制作的壓力控制裝置一般稱為電子稱重系統(tǒng)，電子稱重系統(tǒng)作為各種工業(yè)過程中物料流動的在線控制工具顯得越來越重要。電子稱重系統(tǒng)既能組合在產(chǎn)品制造過程中優(yōu)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能把有關(guān)生產(chǎn)過程中物料流動的數(shù)據(jù)加以采集并傳送到數(shù)據(jù)處理中心，作為在線庫存控制和財務(wù)結(jié)算之用。
在稱重的過程自動化控制中，要求壓力傳感器不僅能感知重力信號，而且其性能必須可靠、動態(tài)響應(yīng)性要好、抗干擾性能要好;壓力傳感器提供的信號經(jīng)檢測系統(tǒng)可以直接顯示、記錄打印、存儲或用于反饋調(diào)節(jié)控制。
通過集成技術(shù)將壓力傳感器與測量線路集成在一起，使得整個裝置的體積大大減小;另外屏蔽技術(shù)的發(fā)展，也將使得稱重壓力傳感器的抗干擾能力得到保障，使得稱重過程的自動化控制程度進(jìn)一步得到提高。
數(shù)字壓力傳感器在石化行業(yè)中的應(yīng)用
壓力傳感器是石化行業(yè)自動控制中使用最多的測量裝置之一。在大型的化工項目中，幾乎包含了所有壓力傳感器的應(yīng)用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫，以及各種材質(zhì)及特殊加工的遠(yuǎn)傳法蘭式壓力傳感器。
幾乎石化行業(yè)對壓力傳感器的需求主要集中在可靠性、穩(wěn)定性和高精度3個方面。其中，可靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械加工工藝水平和結(jié)構(gòu)材料。壓力變送器的穩(wěn)定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩(wěn)定性和測量精度保證。
以上就是關(guān)于數(shù)字壓力傳感器的應(yīng)用實例的詳細(xì)介紹。現(xiàn)代社會越是容易操作的儀器越受人們的歡迎，數(shù)字壓力傳感器就做到這一點，具體可以由傳感器專家網(wǎng)為您介紹。
數(shù)字式傳感器應(yīng)用：數(shù)字式智能稱重傳感器的應(yīng)用
一、概述
自從20世紀(jì)40年代初，利用粘貼式電阻應(yīng)變計的模擬式稱重傳感器問世以來，經(jīng)過60多年的種種改進(jìn)與發(fā)展，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝到綜合性能指標(biāo)、穩(wěn)定性和可靠性都達(dá)到較高的水平，在各種電子衡器和稱重計量與控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)過程自動化水平的提高，特別是數(shù)字技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，在稱重計量與控制系統(tǒng)中，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)的需求愈來愈多，對衡器行業(yè)提出了電子衡器數(shù)字化、智能化，用數(shù)字稱重系統(tǒng)突破模擬稱重系統(tǒng)的局限性等要求。眾所周知，數(shù)字稱重系統(tǒng)要求稱重傳感器和稱重儀表系統(tǒng)以數(shù)字形式輸出。目前在用的模擬式稱重傳感器，由于電阻應(yīng)變轉(zhuǎn)換原理決定了無論采用何種電阻應(yīng)變計進(jìn)行制造，其本身都不能產(chǎn)生具有數(shù)字特征的輸出信號，而且存在著輸出的模擬信號小，一般為20}40mv;傳輸距離短;抗干擾能力差;稱重顯示控制儀表復(fù)雜;安裝、調(diào)試不方便等先天缺陷。根本適應(yīng)不了電子衡器數(shù)字化、智能化的要求。因此，引起了人們對模擬式稱重傳感器與數(shù)字稱重系統(tǒng)接口和數(shù)字式智能稱重傳感器的重視，國外一些著名稱重傳感器生產(chǎn)廠家，對此開展了許多研究工作，并取得突破性的科技成果，開發(fā)出多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。
早在1983年為適應(yīng)工業(yè)過程自動化的需要，美國TOLEDO（現(xiàn)METTLER TOLEDO）公司就引入了“數(shù)字式”（DIGITOL）概念并逐步將其應(yīng)用于稱重領(lǐng)域。致力于研究采用微處理器技術(shù)、數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)，使其與傳統(tǒng)的應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)相結(jié)合，經(jīng)過多年的努力，開發(fā)出搖柱型數(shù)字式智能稱重傳感器。美國STS公司也在1988年全美衡器展覽會上，推出了整體型數(shù)字式智能稱重傳感器。兩者都是以模擬式稱重傳感器的基本原理為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)及計算機(jī)軟件技術(shù)而開發(fā)出的新型稱重傳感器。即在模擬式稱重傳感器內(nèi)部增加放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器芯片和溫度敏感元件等10多個元器件，利用標(biāo)度變換，數(shù)字濾波，數(shù)字調(diào)零，數(shù)字補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)與工藝制造完成。數(shù)字式智能稱重傳感器的制造工藝，檢測項目，試驗方法，配套的稱重儀表與模擬式稱重傳感器有很大區(qū)別。因此，數(shù)字式智能稱重傳感器是與稱重儀表等共同研制開發(fā)的一項系統(tǒng)工程。
數(shù)字式智能稱重傳感器具有輸出信號大，數(shù)字信號是一組組高低電平信號，有格式、有規(guī)律的組成，一般為士SV;抗射頻電磁場輻射等干擾能力強(qiáng);信號傳輸距離遠(yuǎn)，一般可達(dá)150m，附加電源后可超過600m;安裝、調(diào)試方便;易實現(xiàn)智能化控制等特點，完全克服了模擬式稱重傳感器的缺點，是數(shù)字化電子衡器、自動稱重計量與控制系統(tǒng)、需要自動校準(zhǔn)的稱重系統(tǒng)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各類配料秤、容積秤和超大型電子衡器的首選產(chǎn)品。
從電子衡器的品種、結(jié)構(gòu)、用途上看，數(shù)字式智能稱重傳感器，不可能完全取代模擬式稱重傳感器，在今后一個比較長的時期內(nèi)，模擬式稱重傳感器，仍然是稱重傳感器發(fā)展與應(yīng)用的主流。但我們必須重視并認(rèn)真研究數(shù)字式智能化稱重傳感器及其在數(shù)字稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用。
二、數(shù)早化與數(shù)早式稱重傳感器的區(qū)別
模擬式稱重傳感器的被測重量參數(shù)雖然最初是由敏感元件以模擬形式給出，但都還要轉(zhuǎn)換成模擬電壓或模擬電流。在制造工藝、電路補(bǔ)償與調(diào)整、信號調(diào)理、模一數(shù)轉(zhuǎn)換等方而已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，因而應(yīng)用而比較廣泛。但其輸出信號小，傳輸距離短，抗干擾能力差，各補(bǔ)償項目交互作用，電路補(bǔ)償與調(diào)整工藝復(fù)雜，不但耗時費力而且補(bǔ)償精度較低等缺陷，決定了模擬式稱重傳感器向數(shù)字式智能化方向發(fā)展，只能寄生于應(yīng)變電橋之外的數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，變模擬信號為數(shù)字信號。因而，出現(xiàn)了兩種數(shù)字轉(zhuǎn)換途徑，一種是將模擬式稱重傳感器的輸出信號，通過安裝在其內(nèi)部的數(shù)字變送器，變?yōu)閿?shù)字信號輸出，通常稱為數(shù)字化稱重傳感器。即：
模擬式稱重傳感器+數(shù)字變送器、數(shù)字化稱重傳感器
數(shù)字變送器可以作得很小，稱為數(shù)字變送模塊，一般都將它固定在模擬式稱重傳感器的接線盒內(nèi)，即方便調(diào)試又有利于密封。數(shù)字化稱重傳感器的力學(xué)和溫度性能指標(biāo)，都是以模擬式稱重傳感器的制造工藝和電路補(bǔ)償與調(diào)整技術(shù)為基礎(chǔ)的，數(shù)字變送器只是將模擬輸出信號數(shù)字化，并不能提高各項性能指標(biāo)。相反，如果數(shù)字變送器質(zhì)量不佳，還會損失一些固有的性能，因而生產(chǎn)廠家通常挑選那些電路補(bǔ)償精度高，綜合性能好的模擬式稱重傳感器進(jìn)行數(shù)字化處理。
另一種是徹底脫離模擬式稱重傳感器的制造工藝和傳統(tǒng)的電路補(bǔ)償與調(diào)整技術(shù)，開發(fā)新型的數(shù)字式智能稱重傳感器。它是在彈性元件貼片、固化、后固化和布線組橋后，就脫離模擬式稱重傳感器的制造工藝。通過由放大，濾波，A/D轉(zhuǎn)換，微處理器芯片，溫度敏感元件等元器件組成的數(shù)字式電路，以及標(biāo)度變換，數(shù)字濾波，數(shù)字調(diào)零，數(shù)字補(bǔ)償?shù)溶浖夹g(shù)，使稱重傳感器輸出的數(shù)字信號成為一組組有格式、有規(guī)律的高低電平信號，經(jīng)過效率高、可靠性好的接口實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。即：
彈性元件電橋電路+數(shù)字式智能化電路+數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與工藝、數(shù)字式智能稱重傳感器
典型的模擬式稱重傳感器系統(tǒng)的模一數(shù)變換器只有16-bit（比特），即有個可用計數(shù)，而數(shù)字稱重系統(tǒng)中的每一個數(shù)字式智能稱重傳感器的分辨率為20-bit，即有個可用計數(shù)。所以，一個由4只數(shù)字式智能稱重傳感器組成的數(shù)字式稱重系統(tǒng)，可以提供個可用計數(shù)的分辨率。這種高分辨率對數(shù)字稱重系統(tǒng)，特別是對那些大的死載，小的活載的稱重系統(tǒng)是至關(guān)重要的。這在傳統(tǒng)的模擬式稱重傳感器組成的稱重系統(tǒng)中是很難實現(xiàn)的。
模擬式稱重傳感器，基本上是手工化生產(chǎn)，人為的因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。零點溫度，靈敏度溫度，線性、滯后、蠕變等補(bǔ)償方法和補(bǔ)償工藝還不夠完善，各項補(bǔ)償之間交互作用，不可避免的產(chǎn)生殘余誤差，限制了準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提高。 數(shù)字式智能稱重傳感器，基本上是自動化生產(chǎn)，人為的因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響很小。其數(shù)字調(diào)零，標(biāo)度變換，溫度補(bǔ)償，線性、滯后、蠕變補(bǔ)償?shù)龋际峭ㄟ^內(nèi)部的微處理器收集、處理并存儲各種數(shù)據(jù)。由于采用“數(shù)據(jù)庫”技術(shù)，使得微處理器能不斷的對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別和校正，使其具有更多的智能，發(fā)揮更大的作用。可見數(shù)字處理電路和軟件設(shè)計是實現(xiàn)數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與工藝的重要環(huán)節(jié)。
三、數(shù)字式智能稱重傳感器
數(shù)字式智能稱重傳感器有兩種實現(xiàn)方法或者說有兩種結(jié)構(gòu)形式，即整體型和分離型。
1.整體型數(shù)字式智能稱重傳感器
如前所述，在稱重傳感器內(nèi)部安裝有放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換，微處理器芯片和溫度敏感元件等組成的數(shù)字處理電路。利用微處理器芯片已存入的軟件。實施各項數(shù)字補(bǔ)償工藝，進(jìn)行綜合性能測試和檢定，最后采用電子束焊或激光焊進(jìn)行密封。因數(shù)字變換與補(bǔ)償電路和稱重傳感器為一整體，故稱為整體型數(shù)字式智能稱重傳感器。
數(shù)字式智能稱重傳感器的制造工藝完全不同于模擬式稱重傳感器。主要是兩個環(huán)節(jié)，其一是在彈J哇元件組成惠斯登電橋電路后，通過試驗、測試、建立數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與工藝要求的各補(bǔ)償項目的數(shù)學(xué)模型，形成便于程序化計算的公式，便于編制成補(bǔ)償計算軟件。主要是線性補(bǔ)償，蠕變補(bǔ)償，零點和靈敏度溫度補(bǔ)償?shù)葦?shù)學(xué)模型。因為，數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與工藝是建立在合理的物理模型和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，給出準(zhǔn)確、可靠的數(shù)學(xué)模型是保證數(shù)字補(bǔ)償精度的前提。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡單、實用、有效的補(bǔ)償計算軟件，存儲在微處理器芯片中進(jìn)行各項誤差修正與補(bǔ)償。軟件技術(shù)主要有：數(shù)字濾波技術(shù)一稱重傳感器的模擬輸出信號，經(jīng)A/D變換后進(jìn)入微處理器時，常混進(jìn)尖脈沖之類的隨機(jī)噪聲干擾，必須予以削弱和濾除;標(biāo)度變換技術(shù)一稱重傳感器的模擬信號，經(jīng)A/D變換后得到一系列的數(shù)碼，必須將其換算成帶有量鋼的數(shù)后才能運算、顯示;數(shù)字調(diào)零技術(shù)一采用各種程序來實現(xiàn)零點漂移、增益漂移等偏差校準(zhǔn);溫度補(bǔ)償技術(shù)一建立表達(dá)溫度的數(shù)學(xué)模型（如多項式等），用差值等數(shù)學(xué)處理方法，便可有效的實現(xiàn)溫度補(bǔ)償;非線性補(bǔ)償技術(shù)一根據(jù)測得的特性曲線，進(jìn)行分段插值，只要插值點數(shù)取得合理和足夠多，就可獲得優(yōu)良的線形。
美國TOLEDO公司、STS公司、CARDINAL公司和德國HBM公司研制的數(shù)字式智能稱重傳感器，都有自己獨特的數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)和工藝。在數(shù)字輸出消除電噪聲;數(shù)字電路實現(xiàn)自動溫度補(bǔ)償;解決抗射頻干擾（RF1）和電磁干擾（EMI）;實現(xiàn)自適應(yīng)、自校準(zhǔn)、自診斷功能和內(nèi)置過壓保護(hù)板以應(yīng)付閃電引起的電瞬變等方而的技術(shù)與工藝均處于領(lǐng)先地位。整體型數(shù)字式智能稱重傳感器的特點是：
（1）產(chǎn)生、處理和存儲數(shù)字信號容易，輸出信號大，輸出信號是一組組高低電平信號，一般為士SV;
（2）具有很高的分辨率，一般為20-bit，可用計數(shù)高達(dá)，且準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好;
（3）高電平數(shù)字信號抗外部射頻干擾和電磁干擾能力強(qiáng);
（4）強(qiáng)信號輸出，傳輸距離遠(yuǎn)，通常可達(dá)150m ，附加電源后可超過600m ;
（5）可采用軟件運算方法調(diào)整四角誤差，利用數(shù)
字系統(tǒng)實現(xiàn)“自校準(zhǔn)”，因此，安裝、調(diào)試、檢定非常方便，僅為傳統(tǒng)方法的1 /4 ;
（6）對大量程的電子衡器和無法加掛祛碼的稱重裝置，可進(jìn)行無祛碼標(biāo)定。利用數(shù)字稱重系統(tǒng)軟件，輸入各稱重傳感器的標(biāo)定參數(shù)，即可保證電子衡器的稱量準(zhǔn)確度和工作可靠性。
整體型數(shù)字式智能稱重傳感器存在的問題也比較突出，主要是：
（1）由于在內(nèi)部增加了A/D轉(zhuǎn)換的前級放大器和后級微處理器，溫度敏感元件等60多個電子元件和350個焊點，大大超過內(nèi)部只有11個電子元件和30個焊點的模擬式稱重傳感器。而稱重傳感器的平均無故障時間與其含有的電子元件和焊點數(shù)成反比，因此，穩(wěn)定性和可靠性必然有所下降;
（2）內(nèi)部的電子元件決定了工作溫度范圍小，一般為一C。如需在一10℃以下的環(huán)境工作時，應(yīng)選用的低溫元器件，其成本將呈幾倍甚至10倍上升;
（3）將數(shù)字電路置于稱重傳感器內(nèi)部后，除按常規(guī)檢測、標(biāo)定外，還應(yīng)按稱重儀表的要求進(jìn)行靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度和電快速瞬變脈沖群抗擾度等試驗;
（4）數(shù)字式智能化電路置于稱重傳感器內(nèi)部，降低了防爆等級，若滿足防爆要求，必須采用較昂貴的防爆和隔爆措施;
（5）制造和維修成本較高，無論是電阻應(yīng)變計電橋電路部分還是數(shù)字式智能化電路部分出現(xiàn)故障，均需整體更換一個新的數(shù)字式智能稱重傳感器。
2.分離型模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)
在分析了整體型數(shù)字式智能稱重傳感器的存在問題、應(yīng)用經(jīng)驗和市場要求的基礎(chǔ)上，美國STS公司于1992年推出分離型2200系列數(shù)字式稱重傳感器模塊。它是將原先放置在稱重傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字處理電路，移至一個外部接線盒內(nèi)。將具有A/D轉(zhuǎn)換模塊的接線盒稱為數(shù)字接線盒。將普通的模擬式稱重傳感器接入數(shù)字接線盒后，它的輸出便以數(shù)字信號傳輸給與其配套的稱重顯示控制儀表。通常將模擬式稱重傳感器加數(shù)字接線盒的模式，稱為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。它即保留了模擬式稱重傳感器的綜合性能指標(biāo)，又具備整體型數(shù)字式智能化稱重傳感器的所有特點和功能。同時最大限度的改善了A/D轉(zhuǎn)換電路的工作環(huán)境。模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)的特點是：
（1）在模擬式稱重傳感器無任何改變的條件下，經(jīng)數(shù)字接線盒（稱重接線盒正確使用方法），變模擬信號輸出為數(shù)字信號輸出，使其具有整體型數(shù)字式智能稱重傳感器的特點和功育旨;
（2）采用模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)，可在不改變原有電子衡器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電子衡器數(shù)字化;
（3）模擬式稱重傳感器可在一4070℃環(huán)境條件下正常工作，配以數(shù)字接線盒可以使模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)在較寬的溫度范圍內(nèi)工作;
（4）與整體型相比，分離型模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性都有較大提高：
（5）安裝布線非常簡單，從數(shù)字接線盒到數(shù)字式稱重儀表只有一根電纜線;
（6）因接配普通模擬式稱重傳感器，便于維護(hù)、修理，維護(hù)成本也比整體型低。
美國STS公司模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)，主要技術(shù)指標(biāo)如下：
（1） A/D通道：四個互相獨立20-bit ，叉-0A/D轉(zhuǎn)換通道。
（2）轉(zhuǎn)換數(shù)率：100取樣/秒。
（3）內(nèi)分辨率：
（4）分度數(shù)分辨率
（5）信號靈敏度：0.1 }。，v/分度。
（6）信號范圍：O.Smv/v到6mv/v
（7）激勵電壓：10士O.SVDC
（8）校準(zhǔn)：常規(guī)/數(shù)字（不需要祛碼）。
（9）串行口1：雙向RS232或20MA電流環(huán)。
（10）串行口2：雙向RS232或RE485或20MA電流環(huán)。
（11）數(shù)字口：6輸入，7輸出;TTL低電壓有效。
四、整體型和分離型數(shù)字式稱重傳感器的應(yīng)用
整體型數(shù)字式智能稱重傳感器主要應(yīng)用于實現(xiàn)工業(yè)過程自動化的數(shù)字稱重系統(tǒng)和數(shù)字化電子衡器。應(yīng)用較多的是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的電子料斗秤，電子配料秤，電子液罐秤，大量程的電子平臺秤、電子汽
車衡、動態(tài)軌道衡和具有大的死載，小的活載的特殊電子秤。前者主要是看重數(shù)字式稱重傳感器系統(tǒng)，可利用軟件輸入數(shù)字式智能稱重傳感器各標(biāo)定參數(shù)實施無祛碼標(biāo)定，后者則是利用數(shù)字式智能稱重傳
感器提供的個可用計數(shù)的高分辨率，這都是，模擬式稱重傳感器根本不能實現(xiàn)的。
分離型數(shù)字式稱重傳感器具有配置靈活，應(yīng)用范圍廣泛，安裝調(diào)試方便，檢定方法簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點，市場占有率不斷增加。美國STS公司開發(fā)的2200系列中的2203，2204和2224數(shù)字式稱重傳感器模塊，就可以組成各種數(shù)字稱重系統(tǒng)。2203，2204和2224數(shù)字式稱重傳感器模塊，只是內(nèi)分辨率，分度數(shù)分辨率等有所不同，其它基本相同，都能連接3mv/v的模擬式稱重傳感器，最多可達(dá)12只。各稱重傳感器的模擬輸出信號通過帶有高速、高分辨的A/D變換器和微處理器的模塊，轉(zhuǎn)換為高電平數(shù)字信號，經(jīng)串行通信接口，傳輸?shù)健皵?shù)字過程稱重控制器”，經(jīng)此控制器可將數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給集散控制系統(tǒng)、可編程控制器和個人計算機(jī)，這就組成了一個典型的數(shù)字稱重系統(tǒng)。由此不難看出，這種方案的突出特點是可以在對原有稱重系統(tǒng)不作任何改變，又不更換稱重傳感器的前提下，通過數(shù)字式稱重傳感器模塊，變模擬稱重系統(tǒng)為數(shù)字稱重系統(tǒng)。可以說這是對傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造的一條捷徑，一定會有很好的發(fā)展前景。
