稱重模塊靜態與動態載荷

在為某個應用程序選擇稱重模塊時，考慮如何為稱重模塊施加載荷非常重要。料罐、料斗、料倉以及容器上的大多數稱重模塊應用都使用靜態載荷。如果是靜態載荷的話，則幾乎或者根本不會對稱重模塊產生剪切力。像輸送裝置、管架、機械秤轉換等應用以及帶有高功率攪拌機和混合機的秤使用動態載荷。使用動態載荷，在將產品放在秤上或進行加工的過程中會將水平剪切力傳輸至稱重模塊。請參閱第 6 章“壓式稱重模塊”，了解稱重模塊懸掛的類型以及其應用參數。

采用多少個稱重模塊？

對于現有安裝而言，稱重模塊的數量取決于現有支撐的數量。如果一個料罐有四個支架，那么您就需要使用四個稱重模塊。
而對于新的安裝而言，好選擇三點支撐系統，因為其確保了在稱重模塊上分配正確的載荷。如果考慮風、流體晃動或者地震載荷因素，那么料罐可能需要四個或四個以上的支撐來另外加固，防止其傾斜。
大多數的秤應用都采用三個或者四個稱重模塊。梅特勒-托利多儀表可以計算四個、八個，甚至多的稱重模塊的輸出總和，但是出四個以后就很難達到平均分配重量以及調整移位。
要計算每個稱重模塊的必要量程，請用系統總量程除以支撐的數量。總量程要應用安全系數，以防低估了重量或者重量分配不均。在第 6 章“壓式稱重模塊”和第 7 章“拉式稱重模塊”中講述了確定稱重模塊大小的程序。環境因素（如地震荷載和風力荷載）也會影響應用中稱重模塊的量程，請參見第 4 章“稱重模塊環境影響考慮因素”。
稱重模塊現場校準

另外一個要考慮的要素就是如何校準稱重模塊系統。如果您向現有料罐添加稱重模塊的話，可能需要改造料罐才能在上面懸掛合格的校驗砝碼。料罐至少要能夠支撐相當于產品凈重（規定量程）的 20%的重量。第 8 章“稱重模塊系統校準”中講述了一些現場校準的方法。
稱重模塊尺寸建議初始張力負載：一種用來確定桿秤秤桿的初始張力負載的方式就是用秤桿抬起桿秤秤桿。將提升點（比如夾鉗）連接至桿秤秤桿，并確保固定牢固。張力負載指的是必須施加到秤桿自由端的重量，這樣才能提起桿秤秤桿，根據秤桿支點的位置，用倍增器進行校準（請參見圖 2-7）。例如，如果支點距離秤桿置于提升點下方的一端 2 英寸 [5 厘米]，距離自由端 20 英寸，用必須添加至秤桿自由端的負載（單位：磅 [千克]）乘以 10，以確定張力負載的大小（單位：磅 [千克]）。稱重模塊量程：秤的量程應在其銘牌上標出，必要情況下將其換算成“磅 [千克]”。倍數：您可以將已知校驗砝碼添加到空秤的桿秤秤桿上，從而確定秤桿系統的倍數。倍數則為校驗砝碼值除以刻度盤上顯示的重量變化值。例如，如果刻度盤上的重量變化值為 2,000 磅 [1000 千克]，而桿秤秤桿上掛的是 5 磅 [2.5 千克] 的校驗砝碼，那么倍數則為 400。稱重模塊
通過秤桿確定桿秤秤桿上的初始張力負載。
換秤桿稱 換秤桿后就不再使用機械秤的秤桿和刻度盤。可以修改現有稱重平臺來支持壓式稱重模塊。這樣一來就會徹底轉變成電子秤。

要對傳輸系統中運輸的物體進行稱重，請將傳輸裝置的一部分安裝到稱重模塊上。由于物體在輸送機上進行稱重時通常會移動，因此這些應用需要一個能夠承受高水平剪切力負載，同時仍可以稱出可復驗的重量的稱重模塊。通過梅特勒-托利多自校正稱重模塊，傳輸裝置的稱重部分可以在承受水平剪切力負載時來回移動，從而減輕震動。但是稱重傳感器的自恢復懸掛裝置往往會使傳輸裝置返回“原”位置，以確保進行可重復性稱重。
有很多臺秤可以作為標準產品，但是有時需要專門建造一個平臺來配合一個特定的應用；這可能需要通過稱重模塊來完成，稱重模塊支撐的臺秤
機械秤轉換
可以通過兩種方式將舊的機械秤轉變成電子稱重。第一種方法是秤桿轉換。其中包括在添加 S 形元件拉式稱重模塊的同時保留現有的機械秤秤桿和稱重平臺。第二種方法就是換秤桿。其中包括 拆下秤桿，在現有稱重平臺下方添加壓式稱重模塊。
秤桿轉換
秤轉換可以保留機械秤的刻度盤，這樣既可以進行電子稱重，也可以進行機械稱重。在現有桿秤秤桿上插入 S 形元件拉式稱重模塊，置于刻度盤欄中。刻度撥盤端鎖定，這樣 S 形元件就可以感應到從地磅中延伸出的橫桿施加的張力。為防止發生斷電或出現線路故障，操作人員可以為刻度盤解鎖，完全恢復機械操作。圖 2-6 顯示秤轉換。
如何確定秤轉換后稱重傳感器所需的量程（單位：磅 [千克]）：
?確定桿秤秤桿因平臺的固定負載所獲得的原始張力負載（單位：磅 [千克]）。
?確定現有秤的量程（單位：磅 [千克]）。
?確定秤桿系統的倍數。
將以上列出的變量插入下面的公式中： 稱重傳感器量程 = 初始張力負載 + 量程
倍數
得出的就是可以采用的絕對小稱重傳感器量程，用安全系數乘以該量程，這在第 7 章“拉式稱重模塊”中作出了進一步講述。

梅特勒托利多稱重模塊秤性能
風吹向秤會同時對零度數和跨度讀數產生或積極或消極的影響。平穩的風在零度數和跨度讀數時產生
的穩定偏移，但是陣風比較典型，會在零度數和跨度讀數時造成不穩定性；好的情況下，這只會造成秤操作困難，壞的情況下則會導致重量值出現嚴重錯誤。風影響秤的方式有很多種：
1.風水平吹向秤的側面會導致負載在稱重模塊間轉移，如上一部分的第 2 點所述；這會導致某些稱重模塊過載，也會影響重量讀數的精確度。由于存在制造公差，所有的稱重傳感器的額定輸出都有一定的浮動；這在數據表中通常通過在額定輸出（單位：mV/V）后跟 ± 公差值（范圍：0.1 到 5%）來表示。如果秤無法改變位置（通常為對自動調平的物料，比如液體，進行稱重的料罐秤），由于稱重傳感器的這一輸出浮動（單位：mV/V），轉移的重量就很有可能記錄不同。選擇公差 (mV/V) 較小的稱重傳感器可以大程度上減少這類誤差，同時在校準前（通過微調接線盒）進行調整移位也可以消除這一誤差。稱重模塊中使用的梅特勒-托利多稱重傳感器一般都經過調整，公差 (mV/V) 都在
±0.25% 范圍內或者小，Flexmount 和 Centerligne 使用的 0745A 已調整至 ±0.1%。梅特勒托利多稱重模塊
2.水平吹來的風也會對秤的上表面和下表面的垂直組件產生作用力。如果上表面和下表面完全對稱， 氣流模式相同，那么產生的垂直作用力就會相等并且相反，因此會抵消。但是，這種情況并不存在，特別是考慮到附屬物的情況下，比如混合器、管路、檢視艙口和支撐架。事實上，這些力很難量化，唯一可行的方法就是遮蓋住秤或者將其置于室內，強烈建議在要求較高的精確度的情況下采用這樣方法，另請參見下面的“溫度效應”部分。注意，位于建筑背風面的料罐不一定會受到風的影響，建筑上的氣流會在背風處產生氣壓梯度，并對秤產生垂直合力。
3.如果風向與水平線呈角度，那么垂直合力就會作用于秤，這會直接影響秤的讀數。如果秤位于斜坡上或者風向被建筑物或其它障礙物改變，就會導致這一狀況發生。如果來自風扇或 HVAC 系統的氣流直接從上方作用于小量程工業稱或實驗室天平，那么在室內也會發生同樣的問題。
4.如果風在大型臺秤的下方匯集，就會發生問題，導致壓力增大，平臺傾倒。將秤置于四面墻壁完好的基坑中，以保護秤。
梅特勒托利多稱重模塊確定系統分辨率
非交易過程稱重
稱重傳感器和儀表結合來產生所需系統分辨率或增量的能力水平可通過以下公式計算得出：
信號強度 = 所需增量大小 × 稱重傳感器輸出 (mV/V)* × 激勵電壓 × 1,000
（伏特每增量） 單個稱重傳感器量程 × 稱重傳感器數量
大多數梅特勒-托利多稱重傳感器的輸出為 2 mV/V。
在公式中輸入所需增量，同時輸入稱重傳感器和儀表參數，始終采用相同的重量單位。如果信號強度
（伏特每增量）低于儀表允許的小值，系統就可以提供所需的分辨率。
梅特勒托利多稱重模塊示例 1：
假設假設料罐秤的儀表上安裝了四個 5,000 磅稱重傳感器 (2 mV/V)，儀表激勵電壓為 15 VDC，小值為
0.1 微伏每增量，顯示的大增量為 100,000。您想要稱起的重量達 15,000 磅，增量為 2 磅（顯示的增量為 7,500）。根據公式算出所需的信號強度：
2 lb × 2 mV/V × 15 VDC × 1,000 = 3.0 微特每增量
5,000 lb × 4
儀表的可取的小信號強度為 0.1 微伏每增量。由于根據公式計算得出的信號為 3.0 微伏每增量，大于
該 0.1 微伏每增量，因此您能夠顯示 2 磅增量。
示例 2：
假設料罐秤的儀表安裝了四個 1100 千克的稱重傳感器 (1.94 mV/V)，儀表的激勵電壓為 5 VDC，小值為 0.1 微伏每增量，顯示的大增量為 100,000。您想要稱起的重量達 1,000 千克，增量為 0.2 kg（顯示的增量為 5000）。根據公式算出所需的信號強度：
0.2 kg × 1.94 mV/V × 5 VDC × 1,000 = 0.44 微伏每增量
1100 kg × 4
儀表的可取的小信號強度為 0.1 微伏每增量。由于根據公式計算得出的信號為 0.44 微伏每增量，大
于該 0.1 微伏每增量，因此您能夠顯示 0.2 千克增量。
合法貿易交易稱重
如果您用砝碼稱重來購買和/或銷售物料，分辨率或增量則會受到秤的許可的限制。下面一部分介紹合
法貿易應用的行業標準以及這些標準對稱分辨率的限制。
確定系統精確度和可重復性
經驗表明，完全由置于穩固基礎上的稱重模塊支撐的料罐秤的精確度小于施加載荷（置于秤上的重量） 的 0.1%。如果這類秤經過正確校準，就可以讀出置于其上面的重量的準確讀數。理論上，總負重量程的百分比應該等于總計數（增量）的百分比。圖 3-2 闡釋了這一關系。
梅特勒托利多稱重模塊：理想量程與計數次數
如果秤的計數次數為 1,000，總量程為 5,000 磅 [2000 千克]，那么每一次的計數應為 5 磅 [2 千克]。當把 2,500 磅 [1000 千克] 的重量置于秤上時，則計數次數應為 500。如果重量為 5,000 磅 [2000 千克]，則計數次數應為 1,000。不管是向秤上添加重量還是從秤上減去重量，這一關系都不會改。
如果秤未經正確校準，這一理想的關系則未必正確。有四種主要的誤差會導致稱重不準：
?校準誤差
?線性誤差
?滯后誤差
?可重復性誤差
梅特勒托利多稱重模塊校準誤差
一些誤差是因為稱重設備沒有經過正確校準。如果出現校準誤差（參見圖 3-3），計數次數與載荷的比
例仍是一條直線，因為這是在理想的秤狀況下。但是在滿載荷情況下，直線不能完全達到計數次數。重量和計數次數之間為線性關系，但并不準確無誤。這通常是由對秤進行電子校準時發生的誤差所致， 可以通過重新校準秤進行正。
線性誤差
線性指的是負載附加到秤上時，秤能夠保持計數次數與負載比例（圖中的一條直線）的一致性。如果
出現線性誤差，秤能夠在零載荷和滿載荷時正確讀數，但在兩點之間則無法正確讀數（請參見圖 3-4）。重量指示可能會高于實際重量（如圖所示），也可能會低于實際重量。
梅特勒托利多稱重模塊一般考慮因素
梅特勒-托利多 確定系統精確度和可重復性
滯后誤差
滯后指的是對于同一施加載荷的秤讀數的大差異，一個讀數通過從零增加負載得出，另外一個通過
從滿載減少負載得出。圖 3-5 所示為典型的滯后誤差。秤在零載荷和滿載荷時能夠準確讀數。逐漸向稱添加重量時，曲線低于直線，顯示的讀數過低。達到滿載后，重量逐漸減少，曲線高于直線，顯示的讀數過高。滯后指的是負載和卸載曲線之間的大差異；在本示例中出現在半載荷時。您應當采取一些措施來減少配料稱、填料稱和計數稱應用中的線性誤差和滯后誤差，特別是采用了全套秤的情況下。
梅特勒托利多稱重模塊可重復性誤差
可重復性指的是秤能夠在相同的環境狀況下多次添加或去除同樣的重量時顯示相同的讀數。它指的是
讀數之間的大差異，用施加載荷的百分比表示。例如，假設在量程 5,000 磅 [2500 千克] 的秤上放
置 10 次 5,000 磅 [2500 千克] 的重量，5,001 磅 [2500.5 千克] 為大讀數，而 5,000 磅 [2500 千克]
為小讀數。可重復性誤差則為 1 磅 [0.5 千克]，或者是秤體的施加載荷 (A.L) 的 0.02% (1/5,000)。注意：帶有施加載荷的秤體的可重復性誤差，如果施加載荷減少一半，則可重復性誤差也要減半。
稱重模塊稱重系統性能
精確度、分辨率以及可重復性是衡量一個稱重系統性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數與秤上放置的實際重量的接近程度。秤的精確度通常根據公認的標準來衡量，比如 NIST 認證的校驗砝碼。
分辨率指的是數字秤能夠檢測到的小的重量變化。分辨率根據增量大小進行衡量，取決于稱重傳感器和數字儀表的功能。數字重量儀表可能能夠顯示非常小的增量，比如 0.01 磅 [5 克]；但是這并不表
示系統的精確度達 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區分精確度和分辨率。即使儀表的分辨率為 0.01 磅 [0.005 千克]，重量度數的精確度也
不能達到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路。現在的許多工業儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號分為 1,000,000 個刻度，并且實際可以顯示 100,000 個刻度。顯示的分辨率取決于儀表的分配方式。但是顯示增量的大小不能使秤精確到該增量。
梅特勒-托利多有多少個稱重模塊？
可重復性指的是當在秤上放置相同的重量時，稱能夠顯示相同的重量讀數。這在配料和填料應用中尤
為重要，每一批都需要相同量的物料。可重復性和精確度是緊密相關的。您所擁有的系統可重復，卻
未必準確；但是系統只有在可重復的情況下才能準確。
以下因素會影響稱重模塊稱重系統的精確度和可重復性。稍候本手冊對其進行了詳細說明。
?環境因素：風力、地震力、溫度、振動
?稱重模塊系統支撐結構
?料罐和容器設計
?管路設計（活動至固定連接）
?稱重傳感器和終端的質量
?稱重傳感器總量程
?校準
?操作 / 裝運因素

梅特勒托利多稱重模塊撞擊載荷
秤發生撞擊荷載可能是偶然狀況，或者是由其操作本身造成，在設計過程中要考慮到這一狀況，特別是料斗秤、臺秤和皮帶秤。它是由秤上重量的突變所致，例如，當物體掉到或者跌落到秤上時。典型的例子就是對鐵屑進行稱重，通過電磁收集器為稱裝載；以及用來對鑄件稱重的地秤，它用高架起重機將鑄件裝至秤上。如果沖擊力過強，您就需要安裝較大容量的稱重傳感器，或者采取其它措施限制外加負載。
為消除掉落物體產生的沖擊荷載，您必須清楚掉落物體的重量，掉落的垂直距離、空秤結構的重量、稱重傳感器的數量以及稱重傳感器的額定量程和彎曲度。梅特勒-托利多數據表中列出了后者。
為消除降落物體（特別是吊車荷載應用）產生的撞擊荷載，您必須清楚降落物體的重量、降落速度、空秤結構的重量、稱重傳感器的數量以及稱重傳感器的額定量程和撓曲度。
梅特勒托利多稱重模塊“壓式稱重模塊”或第 7 章“拉式稱重模塊”中所述的標準方式確定稱重傳感器/稱重模塊的大小。然后檢查撞擊荷載能否對其造成損壞。找出載荷狀況差的稱重傳感器，并用以下等式之一估算掉落或降落載荷附加至該稱重傳感器的大載荷。
MMAX = 掉落或降落載荷在差的稱重傳感器上產生的大負載（單位：lb [kg]）。M1 = 差的稱重傳感器所承載的掉落或降落載荷部分（單位：lb [kg]）。
梅特勒托利多稱重模塊M2 = 差的稱重傳感器所承載的秤的固定負載部分（單位：lb [kg]）。
H = 物體掉落的高度（單位：英寸 [毫米]）
四 R.C. = 稱重傳感器的額定量程 (Emax)（單位：lb [kg]）。需要的話，請將其它單位換算成 lb 或 kg。
? = 額定量程下，稱重傳感器的傾斜度（單位：英寸 [毫米]）。如果應用中使用了防震墊/減
振墊，請參見下面的“使用防震墊/減振墊”。
V = 物體降落的速度（單位：in/s [mm/s]）
環 克 = 重力加速度 = 386 in/s2 [ = 9,810 mm/s2 ]
MMAX 應小于稱重傳感器或稱重模塊額定量程（單位：lb [kg]）。這些等式計算得出的是秤結構發生嚴重
傾斜時的保守結果，例如，當負載掉落到相對合規的帶有 4 個稱重傳感器的地秤中心位置時。注意， 等式可用于僅帶有稱重傳感器的稱重模塊，并且一般情況下，稱重模塊的傾斜度被假定為相應稱重傳感器的傾斜度。計量單位保持一致，請使用 lb、in、in/s 和 in/s2 或 kg、mm、mm/s 和 mm/s2。
如果需要采取其它措施消除撞擊荷載，*較大量程的稱重傳感器/稱重模塊是一種可行的解決方案， 或者您可以考慮一下方案之一：
?改變過程，從而降低物體置于秤上時產生的撞擊荷載。
?切割或壓式物料以減小料塊大小。
?在秤臺上添加一些雜物。
?使用減震物料，如防震墊/減振墊、螺旋彈簧、鐵路枕木或者致密砂巖來抑制沖擊力。


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