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    傳感器Vmin和DR量的解釋

     更新時間:2009-10-21 點擊量:3122

     

    設計衡器時對傳感器的兩個特征量Vmin和DR的認識是至關重要的。根據OIML R60建議,它們的定義如下:

      “ zui小靜載荷輸出回程(DR)

      zui小靜載荷F,測量其加載前和加載后傳感器輸出的差值”,“2.3.10傳感器zui小檢定分度值(Vmin)在傳感器的測量范圍內可被劃分的zui小檢定分度值(以質量為單位)”。

      這兩個特征量在衡器設計中決定了所用傳感器的zui小可使用范圍,對它們物理意義的正確理解,有助于對傳感器的正確使用。

      Vmin和DR兩個特征量,是根據對傳感器的實際測量結果、依照規定的計算公式得到的,不隨傳感器的使用量程或范圍而改變。它們的大小確定了傳感器可使用的范圍。

      例如:使用一只C3級,Emax=1t的傳感器,是否可用來制作一臺靜(死)載荷為0.5t,zui大秤量Max=0.3t, h="3000分度的衡器",Vmin起著決定性的作用。三種溫度t,該傳感器的zui小載荷的輸出實測值分別為:

      t=20℃0.01500mV/V
      t=40℃0.01440mV/V
      t=-10℃ 0.0157mV/V

      可求得每改變1℃,傳感器zui小

     
    載荷的zui大變化為:

      (0.01500-0.01440)mV/V÷20℃=0.00003mV/V/℃
      對于靈敏度為2mV/V的傳感器,滿量程的變化為:

      (0.00003÷2)×F·S/℃=0.0015%F·S/℃

      由此,根據OIML R60(2000版)的5.5.1.3和附錄的C.2.4.4,并設分配因子PLc=0.7,可求得該傳感器的zui小檢定分度值:

      Vmin=(0.0015%F·S/℃×5℃)÷0.7=0.011%F·S
      或Vmin(kg)=(1000kg×0.011%F·S)÷100=0.11kg。
      當要求n=3000分度時,該傳感器的zui小可使用范圍為:
      zui小使用范圍=(3000×0.11kg×)÷1000kg=33%
      所以在扣除0.5t靜(死)載荷,用它來設計一臺Max=0.3t,n=3000分度的秤,是能滿足精度要求的。

      zui小靜載荷回程(DR)的物理意義就比較直觀。它是描述傳感器蠕變特性的物理量,根據OIML R60中:C.2.5zui小靜載荷回程,可由以分度值V為單位的zui小靜載荷誤差值CDR按下式求得

      DR=(Emax×CDR)/nmax

      在此DR以質量為單位,且不得大于0.5V。

      Vmin和DR這兩個參量對設計衡器和判別同級傳感器誰優誰劣是非常重要的。在2000年版的OIML R60號建設中,給出了兩個非強制要求的附加相關量(relative):

      Y=Emax/Vmin和
      Z=Emax/(2×DR).

      根據Y的數值我們很容易判斷該傳感器是否可用做多量程衡器(multiple range instrument)或該傳感器不超過zui大允許誤差(mpe)的zui小秤量范圍。一般C3級傳感器的Y值為10000左右。OIML R60(2000)附錄給出的例中Y=12000。C3級傳感器的Z值為4000左右。

      DR值是用來描述多分度秤(multi-interalinstrument),因為此時多分度秤的zui小分度值應該滿足下列條件:

      DR≤0.5e

      也即是可由Z值來確定。

      由Vmin值描述的Y值,是表征不依賴于傳感器秤量的分辨力。用于多量程的設計。例如,在1992版OIML R76非自動衡器建議中給出的例子:zui大秤量Max=15kg 三級秤

      其局部量程為:

      e1=1g 0~2kgn=2000
      e2=2g 2kg~5kgn=2000
      e3=10g 5k~15kg n="2000"

      此時Max/e1=15000,所以若選用Y=12000的C3級傳感器是不能滿足該設計要求的,需選擇Y≥15000的C3級傳感器,才能滿足要求。因為此時e1≥Vmin。另一方面設傳感器的靈敏度為2mV/V,對激勵電壓為10V的顯示儀表而言,對15000分辨力而言,一個分度相當1.33μV,若顯示儀的分辨力為0.4μV/d將基本能滿足要求,若顯示儀表的激勵電壓為5V,則一個分度的電壓為0.67μV。此時顯示儀表的分辨力若仍為0.4μV/d就顯得不夠了,需選用0.2μV/d以上的顯示儀表。

      所以,同樣是C3級的傳感器,若不知道Vmin和DR值,或Y和Z值,是不能辨別其優劣,也無法用來設計衡器的. 

     

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