確定系統(tǒng)精確度和可重復(fù)性
經(jīng)驗(yàn)表明,完全由置于穩(wěn)固基礎(chǔ)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(jīng)過(guò)正確校準(zhǔn),就可以讀出置于其上面的重量的準(zhǔn)確讀數(shù)。理論上,總負(fù)重量程的百分比應(yīng)該等于總計(jì)數(shù)(增量)的百分比。圖 3-2 闡釋了這一關(guān)系。
梅特勒托利多稱重模塊:理想量程與計(jì)數(shù)次數(shù)
如果秤的計(jì)數(shù)次數(shù)為 1,000,總量程為 5,000 磅 [2000 千克],那么每一次的計(jì)數(shù)應(yīng)為 5 磅 [2 千克]。當(dāng)把 2,500 磅 [1000 千克] 的重量置于秤上時(shí),則計(jì)數(shù)次數(shù)應(yīng)為 500。如果重量為 5,000 磅 [2000 千克],則計(jì)數(shù)次數(shù)應(yīng)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(guān)系都不會(huì)改。
如果秤未經(jīng)正確校準(zhǔn),這一理想的關(guān)系則未必正確。有四種主要的誤差會(huì)導(dǎo)致稱重不準(zhǔn):
?校準(zhǔn)誤差
?線性誤差
?滯后誤差
?可重復(fù)性誤差
梅特勒托利多稱重模塊校準(zhǔn)誤差
一些誤差是因?yàn)榉Q重設(shè)備沒(méi)有經(jīng)過(guò)正確校準(zhǔn)。如果出現(xiàn)校準(zhǔn)誤差(參見(jiàn)圖 3-3),計(jì)數(shù)次數(shù)與載荷的比
例仍是一條直線,因?yàn)檫@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(dá)到計(jì)數(shù)次數(shù)。重量和計(jì)數(shù)次數(shù)之間為線性關(guān)系,但并不準(zhǔn)確無(wú)誤。這通常是由對(duì)秤進(jìn)行電子校準(zhǔn)時(shí)發(fā)生的誤差所致, 可以通過(guò)重新校準(zhǔn)秤進(jìn)行正。
線性誤差
線性指的是負(fù)載附加到秤上時(shí),秤能夠保持計(jì)數(shù)次數(shù)與負(fù)載比例(圖中的一條直線)的一致性。如果
出現(xiàn)線性誤差,秤能夠在零載荷和滿載荷時(shí)正確讀數(shù),但在兩點(diǎn)之間則無(wú)法正確讀數(shù)(請(qǐng)參見(jiàn)圖 3-4)。重量指示可能會(huì)高于實(shí)際重量(如圖所示),也可能會(huì)低于實(shí)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(tǒng)精確度和可重復(fù)性
滯后誤差
滯后指的是對(duì)于同一施加載荷的秤讀數(shù)的大差異,一個(gè)讀數(shù)通過(guò)從零增加負(fù)載得出,另外一個(gè)通過(guò)
從滿載減少負(fù)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(shí)能夠準(zhǔn)確讀數(shù)。逐漸向稱添加重量時(shí),曲線低于直線,顯示的讀數(shù)過(guò)低。達(dá)到滿載后,重量逐漸減少,曲線高于直線,顯示的讀數(shù)過(guò)高。滯后指的是負(fù)載和卸載曲線之間的大差異;在本示例中出現(xiàn)在半載荷時(shí)。您應(yīng)當(dāng)采取一些措施來(lái)減少配料稱、填料稱和計(jì)數(shù)稱應(yīng)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(fù)性誤差
可重復(fù)性指的是秤能夠在相同的環(huán)境狀況下多次添加或去除同樣的重量時(shí)顯示相同的讀數(shù)。它指的是
讀數(shù)之間的大差異,用施加載荷的百分比表示。例如,假設(shè)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(shù),而 5,000 磅 [2500 千克]
為小讀數(shù)??芍貜?fù)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(fù)性誤差,如果施加載荷減少一半,則可重復(fù)性誤差也要減半。
梅特勒托利多稱重模塊地震荷載
地震所產(chǎn)生的地震力是會(huì)影響料罐和料倉(cāng)秤的強(qiáng)大的外力之一。地震指地面突然運(yùn)動(dòng),它會(huì)對(duì)人造重 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常大的作用力。地震是由劇烈的火山噴發(fā)所致,但是常見(jiàn)且為嚴(yán)重的情況下,它們發(fā)生在地殼板塊的交界地帶。圖 4-2 中,每個(gè)點(diǎn)都表示 5 年內(nèi)發(fā)生的 4 級(jí)或 4 級(jí)以上的地震;一般來(lái)
說(shuō),點(diǎn)的排列格局板塊邊界相吻合。某些地方的地殼板塊間可能會(huì)發(fā)生水平或垂直滑動(dòng),長(zhǎng)期以來(lái)由于板塊間的摩擦可以防止這種狀況的發(fā)生;潛在的能量聚積,終克服摩擦力,突然發(fā)生滑動(dòng),這樣
就造成了地震。地震波從震源向四外輻射,從而使地表發(fā)生水平運(yùn)動(dòng),并在地表形成地面波;這樣地震就會(huì)同時(shí)發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng),并對(duì)地表的設(shè)備和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的作用力。
梅特勒托利多稱重模塊大環(huán)境考慮因素
過(guò)去 40 年里,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理得到重大發(fā)展,并且隨著從各大地震中吸取的教訓(xùn)不斷納入各種設(shè)計(jì)規(guī)范,該原理將繼續(xù)完善。世界范圍內(nèi)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范很多,例如,美國(guó)廣泛采用 ICC 制定的國(guó)際建筑規(guī)范,而在整個(gè)歐洲則正在采用 CEN 制定的 EN1998 歐洲規(guī)范 8:結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。由于液體在料罐中晃動(dòng)會(huì)產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng),因此在設(shè)計(jì)料罐時(shí)還要考慮到其它因素;已專門為這一狀況編寫了規(guī)范,表 4-1 中列出了一些與高位料罐相關(guān)的規(guī)范。
梅特勒托利多稱重模塊
EN1998-4 歐洲規(guī)范 8:結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第 4 部分:料倉(cāng)、料罐和管路 CEN
D100 用于儲(chǔ)水的焊接碳鋼料罐 AWWA
D103 用于儲(chǔ)水的工廠涂層栓接鋼制料罐 AWWA
NZSEE 準(zhǔn)則 存儲(chǔ)料罐抗震設(shè)計(jì)建議 NZSEE
ACI 350.1 含液體的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及說(shuō)明 ACI
表 4-1:高位料罐防震設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范
幸運(yùn)的是,大多數(shù)地震都發(fā)生在遠(yuǎn)離人口聚集地和工業(yè)中心的偏遠(yuǎn)地區(qū),但也有很多重要的例外。如果秤所在的地區(qū)采用地震設(shè)計(jì)規(guī)范,那么秤的設(shè)計(jì)必須符合這些規(guī)范。需要考慮的因素有很多,包括需要對(duì)抗的地震的嚴(yán)重性和類型、距離已知斷層的距離、現(xiàn)場(chǎng)土壤/巖層的類型和深度、底座類型以及秤在建筑或結(jié)構(gòu)中的位置、秤的大小和配置、存儲(chǔ)的物料的毒性和震后秤所需的環(huán)境。另外,許多國(guó)家要求必須由經(jīng)認(rèn)證可以在該地區(qū)執(zhí)行工作的專業(yè)工程師來(lái)完成抗震設(shè)計(jì)。梅特勒-托利多認(rèn)為,抗震設(shè)計(jì)必須由本地經(jīng)過(guò)認(rèn)證的經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員根據(jù)本地條例及不同的情況來(lái)完成;我們的數(shù)據(jù)表為設(shè)計(jì)師提供進(jìn)行此類分析所需的稱重傳感器及稱重模塊數(shù)據(jù)。
要對(duì)傳輸系統(tǒng)中運(yùn)輸?shù)奈矬w進(jìn)行稱重,請(qǐng)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(jī)上進(jìn)行稱重時(shí)通常會(huì)移動(dòng),因此這些應(yīng)用需要一個(gè)能夠承受高水平剪切力負(fù)載,同時(shí)仍可以稱出可復(fù)驗(yàn)的重量的稱重模塊。通過(guò)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(fù)載時(shí)來(lái)回移動(dòng),從而減輕震動(dòng)。但是稱重傳感器的自恢復(fù)懸掛裝置往往會(huì)使傳輸裝置返回“原”位置,以確保進(jìn)行可重復(fù)性稱重。
有很多臺(tái)秤可以作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,但是有時(shí)需要專門建造一個(gè)平臺(tái)來(lái)配合一個(gè)特定的應(yīng)用;這可能需要通過(guò)稱重模塊來(lái)完成,稱重模塊支撐的臺(tái)秤
機(jī)械秤轉(zhuǎn)換
可以通過(guò)兩種方式將舊的機(jī)械秤轉(zhuǎn)變成電子稱重。第一種方法是秤桿轉(zhuǎn)換。其中包括在添加 S 形元件拉式稱重模塊的同時(shí)保留現(xiàn)有的機(jī)械秤秤桿和稱重平臺(tái)。第二種方法就是換秤桿。其中包括 拆下秤桿,在現(xiàn)有稱重平臺(tái)下方添加壓式稱重模塊。
秤桿轉(zhuǎn)換
秤轉(zhuǎn)換可以保留機(jī)械秤的刻度盤,這樣既可以進(jìn)行電子稱重,也可以進(jìn)行機(jī)械稱重。在現(xiàn)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??潭葥鼙P端鎖定,這樣 S 形元件就可以感應(yīng)到從地磅中延伸出的橫桿施加的張力。為防止發(fā)生斷電或出現(xiàn)線路故障,操作人員可以為刻度盤解鎖,完全恢復(fù)機(jī)械操作。圖 2-6 顯示秤轉(zhuǎn)換。
如何確定秤轉(zhuǎn)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(tái)的固定負(fù)載所獲得的原始張力負(fù)載(單位:磅 [千克])。
?確定現(xiàn)有秤的量程(單位:磅 [千克])。
?確定秤桿系統(tǒng)的倍數(shù)。
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(fù)載 + 量程
倍數(shù)
得出的就是可以采用的絕對(duì)小稱重傳感器量程,用安全系數(shù)乘以該量程,這在第 7 章“拉式稱重模塊”中作出了進(jìn)一步講述。
稱重模塊稱重系統(tǒng)性能
精確度、分辨率以及可重復(fù)性是衡量一個(gè)稱重系統(tǒng)性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數(shù)與秤上放置的實(shí)際重量的接近程度。秤的精確度通常根據(jù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量,比如 NIST 認(rèn)證的校驗(yàn)砝碼。
分辨率指的是數(shù)字秤能夠檢測(cè)到的小的重量變化。分辨率根據(jù)增量大小進(jìn)行衡量,取決于稱重傳感器和數(shù)字儀表的功能。數(shù)字重量?jī)x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(tǒng)的精確度達(dá) 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區(qū)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(shù)的精確度也
不能達(dá)到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路?,F(xiàn)在的許多工業(yè)儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號(hào)分為 1,000,000 個(gè)刻度,并且實(shí)際可以顯示 100,000 個(gè)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(gè)稱重模塊?
可重復(fù)性指的是當(dāng)在秤上放置相同的重量時(shí),稱能夠顯示相同的重量讀數(shù)。這在配料和填料應(yīng)用中尤
為重要,每一批都需要相同量的物料。可重復(fù)性和精確度是緊密相關(guān)的。您所擁有的系統(tǒng)可重復(fù),卻
未必準(zhǔn)確;但是系統(tǒng)只有在可重復(fù)的情況下才能準(zhǔn)確。
以下因素會(huì)影響稱重模塊稱重系統(tǒng)的精確度和可重復(fù)性。稍候本手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。
?環(huán)境因素:風(fēng)力、地震力、溫度、振動(dòng)
?稱重模塊系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)
?料罐和容器設(shè)計(jì)
?管路設(shè)計(jì)(活動(dòng)至固定連接)
?稱重傳感器和終端的質(zhì)量
?稱重傳感器總量程
?校準(zhǔn)
?操作 / 裝運(yùn)因素
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